TW202412978A - Welding method and laser processing device - Google Patents
Welding method and laser processing device Download PDFInfo
- Publication number
- TW202412978A TW202412978A TW112121549A TW112121549A TW202412978A TW 202412978 A TW202412978 A TW 202412978A TW 112121549 A TW112121549 A TW 112121549A TW 112121549 A TW112121549 A TW 112121549A TW 202412978 A TW202412978 A TW 202412978A
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- laser light
- laser
- component
- welding method
- workpiece
- Prior art date
Links
- 238000012545 processing Methods 0.000 title claims abstract description 417
- 238000003466 welding Methods 0.000 title claims abstract description 255
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 200
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 164
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 55
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 55
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 28
- 230000013011 mating Effects 0.000 claims 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 7
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 abstract 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 72
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 65
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 62
- 230000015654 memory Effects 0.000 description 53
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 44
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 31
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 27
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 14
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 14
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 14
- 230000009471 action Effects 0.000 description 12
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 11
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 11
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 9
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 9
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 7
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 7
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 6
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 6
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 5
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 5
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 5
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 5
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 238000010191 image analysis Methods 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000004044 response Effects 0.000 description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 4
- 101100233916 Saccharomyces cerevisiae (strain ATCC 204508 / S288c) KAR5 gene Proteins 0.000 description 3
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 3
- 230000003936 working memory Effects 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 230000012447 hatching Effects 0.000 description 2
- 210000001503 joint Anatomy 0.000 description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 2
- 101000827703 Homo sapiens Polyphosphoinositide phosphatase Proteins 0.000 description 1
- 241000699666 Mus <mouse, genus> Species 0.000 description 1
- 241000699670 Mus sp. Species 0.000 description 1
- 102100023591 Polyphosphoinositide phosphatase Human genes 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 238000002372 labelling Methods 0.000 description 1
- 238000013532 laser treatment Methods 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000004021 metal welding Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 238000005293 physical law Methods 0.000 description 1
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
- B23K26/03—Observing, e.g. monitoring, the workpiece
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
- B23K26/082—Scanning systems, i.e. devices involving movement of the laser beam relative to the laser head
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/20—Bonding
- B23K26/21—Bonding by welding
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
- H02K15/04—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of windings, prior to mounting into machines
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
Description
本發明係有關於一種熔接方法以及雷射加工裝置,係用以使用雷射光進行金屬熔接。The present invention relates to a welding method and a laser processing device for welding metal using laser light.
作為用以進行金屬熔接之技術之一,利用使用了雷射光的雷射熔接。當比較雷射熔接與其他的熔接技術時,能夠以藉由聚光透鏡而高密度化的能量來熔接被加工物,熔接品質高且適合細微的熔接。
近年來,在製造組入於混合式(hybrid)車輛、電動車輛之馬達用的定子(固定子)時利用此種雷射熔接。定子係由定子芯(stator core)以及複數個分段線圈(segment coil)所構成,複數個分段線圈係安裝於定子芯的溝槽(slot);定子係藉由雷射熔接來接合對應的分段線圈的端部彼此。通常,各個分段線圈係使用扁平導體;熔接面由於細微達至數平方毫米(mm²),因此適合雷射熔接。
然而,在扁平導體的前端熔接加工中會有下述情形:因為加工精密度的偏差、固定治具(fixing jig)的機構精密度、導體被覆部的厚度等之影響,於前端的對接時會產生間隙、段差。在此種情形中,當跨越兩隻扁平導體連續地照射雷射時會有下述情形:從間隙產生雷射洩漏而對扁平導體下部的被覆部照射雷射,從而產生碳化以及絕緣不良。
於專利文獻1揭示了一種扁平線(flat wire)的前端熔接加工技術,此種技術係揭示了:即使在兩個扁平線之間空出間隙,為了防止產生雷射洩漏,一邊以熔融金屬填埋間隙一邊進行熔接。尤其,在開始照射雷射時,為了防止因為熔接面處的能量密度變高導致大量發生濺射(sputter),以用以抑制開始照射時的能量密度之掃描軌跡進行熔接。
於專利文獻2揭示了一種熔接方法,係用以在接合電性導體的端部彼此時防止雷射光從電性導體的間隙洩漏。具體而言,分別熔接鄰接的兩個電性導體從而分別形成熔融部。之後,藉由按壓機構賦予按壓力從而使端部彼此接近,藉此使熔融部彼此結合。藉此,無須使電性導體的端部高精密度地對接即能夠結合端部彼此。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
As one of the technologies for metal welding, laser welding using laser light is used. When comparing laser welding with other welding technologies, it is possible to weld the workpiece with energy that is highly concentrated by a focusing lens, and the welding quality is high and it is suitable for fine welding.
In recent years, this type of laser welding has been used in the manufacture of stators (stators) for motors incorporated in hybrid vehicles and electric vehicles. The stator is composed of a stator core and a plurality of segment coils, and the plurality of segment coils are installed in the slots of the stator core; the stator is joined to each other by laser welding at the ends of the corresponding segment coils. Usually, each segmented coil uses a flat conductor; the welding surface is fine up to several square millimeters (mm²), so it is suitable for laser welding.
However, in the front end welding process of the flat conductor, there will be the following situation: due to the influence of the deviation of processing precision, the precision of the fixing jig mechanism, the thickness of the conductor coating, etc., a gap and step difference will be generated when the front end is connected. In this case, when the laser is continuously irradiated across the two flat conductors, the following situation will occur: laser leakage will occur from the gap and the laser will be irradiated to the coating at the bottom of the flat conductor, resulting in carbonization and poor insulation.
[專利文獻1]日本特開2019-181506號公報。 [專利文獻2]日本特開2020-142257號公報。 [Patent Document 1] Japanese Patent Publication No. 2019-181506. [Patent Document 2] Japanese Patent Publication No. 2020-142257.
[發明所欲解決之課題][The problem that the invention wants to solve]
然而,如專利文獻1般,當跨越兩條扁平線連續地掃描雷射光時,會於橫越段差時發生大量的濺射。此外,當不考慮段差地跨越左右的扁平線均等地掃描雷射光時,熔融部的高度會左右不同而破壞平衡,且熔接強度會降低。
再者,當使用專利文獻2的技術藉由按壓力將端部彼此靠近並結合熔融部時,亦會有已經結合的熔融部傾斜且熔融部從端面滴落的可能性,難以形成漂亮的熔融球。當形成於前端部的熔融球傾斜且滴落時,會有無法滿足所要求的熔接品質且熔接強度降低之問題。
因此,本發明係有鑑於上述問題點而研創,目的在於提供一種熔接方法以及雷射加工裝置,在用以進行扁平導體的前端熔接之熔接方法中不會從扁平導體的間隙產生雷射洩漏,能夠確保良好的熔接品質以及熔接強度。
[用以解決課題的手段]
However, when the laser light is continuously scanned across two flat lines as in
為了解決上述課題,本發明為一種熔接方法,係用以將第一構件以及第二構件的端部對接後的端面與雷射加工裝置對向地配置,並藉由雷射光熔接前述端面;前述熔接方法係包含:第一步驟,係對前述第一構件照射前述雷射光,從而形成第一熔融部;第二步驟,係對前述第二構件照射前述雷射光,從而形成第二熔融部;以及第三步驟,係當前述第一熔融部以及前述第二熔融部結合時,對已經結合的前述第一熔融部以及前述第二熔融部照射前述雷射光,從而形成一個熔融部;前述雷射光係由波長彼此不同的第一雷射光以及第二雷射光所構成。 [發明功效] In order to solve the above-mentioned problem, the present invention is a welding method, which is used to arrange the end faces of the first component and the second component after the ends are butted against each other to face the laser processing device, and weld the end faces by laser light; the welding method comprises: a first step, irradiating the first component with the laser light to form a first molten portion; a second step, irradiating the second component with the laser light to form a second molten portion; and a third step, when the first molten portion and the second molten portion are combined, irradiating the combined first molten portion and the second molten portion with the laser light to form a molten portion; the laser light is composed of a first laser light and a second laser light having different wavelengths. [Effect of the invention]
依據本發明,即使在扁平線前端的對接時產生間隙之情形中,在藉由第一步驟以及第二步驟結合了兩個熔融部後再進行第三步驟,藉此抑制雷射從間隙洩漏導致對扁平導體的下部造成損傷。此外,對在第三步驟中結合的熔融部照射雷射,藉此能將熔融部均勻化從而形成左右對稱的漂亮的熔融球。According to the present invention, even if a gap is generated when the front end of the flat wire is butted, the third step is performed after the two molten parts are connected by the first step and the second step, thereby preventing the laser from leaking from the gap and causing damage to the lower part of the flat conductor. In addition, by irradiating the molten parts connected in the third step with laser, the molten parts can be made uniform, thereby forming a beautiful molten ball that is symmetrical on both sides.
[實施形態一]
(1)雷射加工裝置1的整體構成
圖1係顯示雷射加工裝置1的構成之外觀圖,圖2係顯示雷射加工裝置1的功能構成之圖。
如圖1以及圖2所示,雷射加工裝置1係由下述構件所構成:第一振盪器2(藍色半導體雷射),係振盪第一雷射光L1;第二振盪器3(紅外線光纖雷射(infrared fiber laser)),係振盪第二雷射光L2;混合式振鏡掃描器10,係使第一雷射光L1以及第二雷射光L2的光軸一致,並使第一雷射光L1以及第二雷射光 L2相對於被加工物W之照射位置位移;圖像處理部9,係拍攝被加工物W的圖像,並解析各個扁平線的配置狀況;工件設置台(work set stage)11,係載置有被加工物W,且能夠將所載置的被加工物W朝三維方向(x、y、z)以及繞著z軸的旋轉方向(θ)移動;固定治具15,係將被加工物W固定於工件設置台11;控制個人電腦12,係控制雷射加工裝置1的整體;PLC(Programmable Logic Controller;可程式邏輯控制器)13,係與控制個人電腦12協力地控制各個機器;以及雷射控制器14,係控制第一振盪器2以及第二振盪器3的動作。
[Implementation Form 1]
(1) Overall structure of
此外,圖像處理部9係由照明裝置101、拍攝裝置102以及控制器103所構成;控制器103係內置於圖1的控制盤100。控制盤100係內置有用以控制雷射加工裝置1之電腦;具體而言,除了內置有圖像處理部9的控制器103之外還內置有PLC13以及雷射控制器14。此外,工件設置台11係由下述構件所構成:基台11a;x軸台11x,為用以使被加工物W於x軸方向移動之機構;y軸台11y,為用以使被加工物W於y軸方向移動之機構;θ軸台11θ,係使被加工物W繞著z軸旋轉之機構;以及z軸台11z,為用以使被加工物W與混合式振鏡掃描器10相對性地於z軸方向移動之機構。In addition, the
(2)針對雷射光
第一振盪器2以及第二振盪器3所振盪的第一雷射光L1以及第二雷射光 L2係分別被光纖傳輸並射入至混合式振鏡掃描器10。而且,第一雷射光L1以及第二雷射光 L2係藉由混合式振鏡掃描器10以光軸一致之方式重疊。經過重疊的第一雷射光L1以及第二雷射光 L2係被縮小至預定的直徑後被照射至對向的被加工物W。如此,在雷射加工裝置1中,對被加工物W照射兩個第一雷射光L1以及第二雷射光 L2從而進行熔接。
作為第一雷射光L1,使用與多模光纖(multi mode fiber)連結的藍色半導體雷射。第一雷射光L1係只要波長為300nm至600nm即可,亦可使用綠色雷射來取代藍色雷射。此外,第一雷射光L1的輸出功率較佳為500W至3kW;作為一例,在本實施形態中為600W。
(2) Regarding laser light
The first laser light L1 and the second laser light L2 oscillated by the
作為第二雷射光L2,使用波長為780nm至1100nm的近紅外線單模光纖雷射。亦即,第一雷射光L1以及第二雷射光 L2的波長彼此不同,且第一雷射光L1的波長係比第二雷射光L2的波長還短。第二雷射光L2的輸出功率較佳為500W至2kW;作為一例,在本實施形態中為1.5kW。
在本實施形態中,第一雷射光L1係使用多模(multi mode),第二雷射光L2係使用單模(single mode)。與第一雷射光L1相比,第二雷射光L2為聚光直徑小的點光(spot light)。因此,使用單模光纖雷射作為第二振盪器3,藉此能有效地生成光束直徑小且能量強度為高峰值的第二雷射光L2。
As the second laser light L2, a near-infrared single-mode fiber laser with a wavelength of 780nm to 1100nm is used. That is, the wavelengths of the first laser light L1 and the second laser light L2 are different from each other, and the wavelength of the first laser light L1 is shorter than the wavelength of the second laser light L2. The output power of the second laser light L2 is preferably 500W to 2kW; as an example, it is 1.5kW in this embodiment.
In this embodiment, the first laser light L1 uses multi-mode, and the second laser light L2 uses single-mode. Compared with the first laser light L1, the second laser light L2 is a spot light with a small focusing diameter. Therefore, using a single-mode fiber laser as the
(3)針對混合式振鏡掃描器10
接著,詳細地說明混合式振鏡掃描器10。
圖3至圖5所示的混合式振鏡掃描器10係具備:合成器(combiner)部4,係將從第一振盪器2以及第二振盪器3供給的第一雷射光L1以及第二雷射光 L2重疊至同一個光軸上;焦點偏移器部6,係位於合成器部4的下游,用以調節已經重疊至同一個光軸上的第一雷射光L1以及第二雷射光 L2的焦點距離;以及振鏡掃描器部8,係位於焦點偏移器部6的下游,用以使朝向被加工物W之第一雷射光L1以及第二雷射光 L2的光軸的朝向位移。
(3)
如圖3所示,合成器部4係例如具有:透鏡(準直透鏡(collimation lens)等)31、32,係將從第一振盪器2以及第二振盪器3供給的第一雷射光L1以及第二雷射光 L2分別予以平行光化;以及必要的鏡子(包含分光鏡(beam splitter)、半鏡(half mirror)、合成器等)33、34,係用以使已經通過透鏡31、32的各個第一雷射光L1以及第二雷射光 L2的光軸一致。當然,合成器部4亦可具有上文所說明的以外的光學要素、光纖以及其他構件等。此外,在合成器部4中亦能將波長不同的三種以上的雷射光重疊。
如圖4所示,焦點偏移器部6係具有:透鏡(凹透鏡,尤其是雙凹透鏡)41(以下亦稱為凹透鏡41、雙凹透鏡41),係將在合成器部4中重疊的第一雷射光L1以及第二雷射光 L2的直徑擴張;以及透鏡(複數片凸透鏡,尤其是作為準直透鏡以及聚光透鏡之平凸透鏡等)42、43(以下亦稱為凸透鏡42、43、準直透鏡42、聚光透鏡43),係將已經通過透鏡41的第一雷射光L1以及第二雷射光 L2的直徑縮小。當然,焦點偏移器部6亦可具有上文所說明的以外的光學要素、光纖以及其他構件等。
As shown in FIG3 , the
焦點偏移器部6係能夠調整從合成器部4而來的第一雷射光L1以及第二雷射光 L2的焦點距離F。因此,在圖4所示的例子中,以能夠調整沿著凹透鏡41與凸透鏡42之間的第一雷射光L1以及第二雷射光 L2的光軸之相對距離D之方式,使線性馬達台車之類的驅動機構支撐凹透鏡41以及/或者凸透鏡42中的至少一者並能夠沿著光軸方向進退移動。順帶一提,終端的聚光透鏡43亦可不沿著光軸方向進退移動。
如圖4中的(A)所示,凹透鏡41與凸透鏡42之間的相對距離D愈狹窄,則已經通過焦點偏移器部6的透鏡41、42、43的第一雷射光L1以及第二雷射光 L2的焦點距離F愈長。亦即,第一雷射光L1以及第二雷射光 L2的焦點係從焦點偏移器部6的終端的透鏡43離開。
The
反之,如圖4中的(B)所示,凹透鏡41與凸透鏡42之間的相對距離D愈寬,則已經通過焦點偏移器部6的透鏡41、42、43的第一雷射光L1以及第二雷射光L2的焦點距離F愈短。亦即,第一雷射光L1以及第二雷射光L2的焦點係接近焦點偏移器部6的終端的透鏡43。
此外,在透鏡41、42、43中,作為普遍的物理法則,不可避免地發生色像差(color aberration)(光線的曲折率係取決於光線的波長)。因此,當欲將波長不同的複數個雷射光重疊的雷射光照射至被加工物W時,某個波長的雷射光的照射位置與應該重疊至該雷射光的照射位置之其他波長的雷射光的照射位置會在被處理物上偏離。因為此種偏離,會產生無法獲得期望的雷射處理或者加工的結果之疑慮。因此,實際上調整用以使從第一振盪器2以及第二振盪器3輸出的第一雷射光L1以及第二雷射光L2通過之透鏡31以及/或者透鏡32的位置,藉此對合被重疊的第一雷射光L1的焦點以及第二雷射光L2的焦點。
On the contrary, as shown in (B) of FIG. 4 , the wider the relative distance D between the
如圖3以及圖5所示,振鏡掃描器部8為已知的構件,用以經由伺服馬達、步進馬達(stepping motor)等之鏡子82、84的驅動機構使鏡子81、83轉動,鏡子81、83係用以反射從焦點偏移器部6而來的第一雷射光L1以及第二雷射光L2。總之,振鏡掃描器部8係能使鏡子81、83所反射的第一雷射光L1以及第二雷射光L2的光軸的朝向位移。本實施形態中的振鏡掃描器部8係具備:鏡子83、84,為X軸振鏡掃描器,用以使朝向被加工物W之第一雷射光L1以及第二雷射光L2的光軸沿著被加工物W上的X軸方向變化;以及鏡子81、82,為Y軸振鏡掃描器,用以使朝向被加工物W之第一雷射光L1以及第二雷射光L2的光軸沿著被加工物W上的Y軸方向變化;振鏡掃描器部8係對被加工物W朝XY二維方向掃描第一雷射光L1以及第二雷射光L2,藉此能二維地控制第一雷射光L1以及第二雷射光L2在被加工物W上的照射位置。As shown in FIG. 3 and FIG. 5 , the
作為本實施形態的混合式振鏡掃描器10的特徵,能例舉使焦點偏移器部6所為的焦點距離F的調節以及振鏡掃描器部8所為的光軸的朝向的位移同步。
經由振鏡掃描器部8的鏡子81、83之第一雷射光L1以及第二雷射光L2的光軸相對於被加工物W之角度θ愈接近垂直,則從鏡子83至被加工物W為止之光路徑長度愈短。因此,以第一雷射光L1以及第二雷射光L2的光軸相對於被加工物W之角度θ愈接近垂直(90°)則愈縮短焦點偏移器部6所體現的焦點距離F之方式同步控制焦點偏移器部6以及振鏡掃描器部8。
As a feature of the
反之,經由振鏡掃描器部8的鏡子81、83之第一雷射光L1以及第二雷射光L2的光軸相對於被加工物W之角度θ愈從垂直傾斜,則從鏡子83至被加工物W為止之光路徑長度愈長。因此,以第一雷射光L1以及第二雷射光L2的光軸相對於被加工物W之角度θ愈傾斜(愈從90°遠離)則愈增長焦點偏移器部6所體現的焦點距離F之方式同步控制焦點偏移器部6以及振鏡掃描器部8。
藉由上文所說明的焦點偏移器部6的透鏡41、42以及振鏡掃描器部8的鏡子81、83的同步控制,能對被加工物W上的任意的部位照射第一雷射光L1以及第二雷射光L2,且能使第一雷射光L1以及第二雷射光L2的焦點正確地對合至被加工物W的期望的處理對象面。
On the contrary, the more the angle θ of the optical axis of the first laser light L1 and the second laser light L2 passing through the
期望於振鏡掃描器部8的鏡子81、83與被加工物W之間不存在有用以使第一雷射光L1以及第二雷射光L2通過之透鏡(fθ透鏡等)。如此,能確實地避免已藉由振鏡掃描器部8被操作了光軸的方向之第一雷射光L1以及第二雷射光L2通過透鏡時所產生的色像差的問題。亦即,變成不會於某個波長的第一雷射光L1碰觸至被加工物W之位置與已經重疊至該位置的第二雷射光L2碰觸至被加工物W之位置之間產生偏離。因此,能獲得期望的雷射處理或者加工的結果。
然而,只要發生的色像差僅為能無視各個第一雷射光L1以及第二雷射光L2的照射位置的偏離之程度,則不會妨礙於振鏡掃描器部8的鏡子81、83與被加工物W之間存在用以使第一雷射光L1以及第二雷射光L2穿透之某種透鏡。
It is expected that there is no lens (fθ lens, etc.) between the
此外,本實施形態中所使用的混合式振鏡掃描器並未限定於上文所說明的構成。屬於焦點偏移器部6的要素之雙凹透鏡41、準直透鏡42以及聚光透鏡43一般來說係位於屬於合成器部4的要素之鏡子33、34的下游,然而這些屬於光學要素的鏡子33、34、透鏡41、42、 43的排列並未限定於圖3所示的排列。
圖6係顯示屬於變化例的混合式振鏡掃描器10a。混合式振鏡掃描器10a係於從第一振盪器2輸出的第一雷射光L1的光軸以及從第二振盪器3輸出的第二雷射光L2的光軸各者上排列有雙凹透鏡41以及準直透鏡42。總之,雙凹透鏡41以及準直透鏡42係各存在兩片。
In addition, the hybrid galvanometer scanner used in this embodiment is not limited to the structure described above. The
而且,將已經通過雙凹透鏡41以及準直透鏡42的第一雷射光L1以及第二雷射光L2經由屬於合成器部4的要素之鏡子33、34彼此重疊後,通過聚光透鏡43後最終被聚光並輸入至振鏡掃描器部8。
圖6所示的混合式振鏡掃描器10a亦與圖3的混合式振鏡掃描器10同樣地,能夠調整沿著凹透鏡41與凸透鏡42之間的第一雷射光L1以及第二雷射光L2的光軸之相對距離D。因此,能夠使線性馬達台車之類的適合的驅動機構支撐各個第一雷射光L1以及第二雷射光L2的光軸上的凹透鏡41以及/或者凸透鏡42中的至少一者並能夠沿著光軸方向進退移動。
例如,以單軸同時地控制存在於第一雷射光L1的光軸上之凹透鏡41以及存在於第二雷射光L2的光軸上之凹透鏡41,且這些凹透鏡41皆能沿著光軸方向進退。沿著分別存在於第一雷射光L1的光軸以及第二雷射光L2的光軸上之凸透鏡42的光軸方向之位置係預先配合第一雷射光L1以及第二雷射光L2的波長進行調整。
Furthermore, the first laser light L1 and the second laser light L2 that have passed through the double
上文所說明的相對距離D的調整,換言之亦可使焦點偏移器部6所為的焦點距離F的調節以及振鏡掃描器部8所為的光軸的朝向的位移同步。
在圖3所示的例子中,藉由合成器部4的鏡子33、34將波長彼此不同的第一雷射光L1以及第二雷射光L2重疊後,以焦點偏移器部6的透鏡41、42、43來調節第一雷射光L1以及第二雷射光L2的焦點距離。相對於此,在圖6所示的變化例中,藉由焦點偏移器部6的透鏡41、42調節各個第一雷射光L1以及第二雷射光L2的焦點距離後,藉由合成器部4的鏡子33、34將第一雷射光L1以及第二雷射光L2重疊。藉此,能良好地避免透鏡41、42中的色像差的發生,且能使用振鏡掃描器部8更精密度佳地將第一雷射光L1以及第二雷射光L2照射至被加工物W上的期望的照射位置。
The adjustment of the relative distance D described above, in other words, can also synchronize the adjustment of the focal distance F by the
作為進一步的變化例,於圖7顯示混合式振鏡掃描器10b。在此種變化例中,於從第一振盪器2輸出的第一雷射光L1的光軸以及從第二振盪器3輸出的第二雷射光L2的光軸各者上排列有雙凹透鏡41、準直透鏡42以及聚光透鏡43。總之,雙凹透鏡41、準直透鏡42以及聚光透鏡43係各存在兩片。
而且,將已經通過雙凹透鏡41、準直透鏡42以及聚光透鏡43的第一雷射光L1以及第二雷射光L2經由屬於合成器部4的要素之鏡子33、34彼此重疊後,輸入至振鏡掃描器部8。
As a further variation, a
圖7所示的混合式振鏡掃描器10b亦與圖3的混合式振鏡掃描器10同樣地,能夠調整沿著凹透鏡41與凸透鏡42之間的第一雷射光L1以及第二雷射光L2的光軸之相對距離D。因此,能夠使線性馬達台車之類的適合的驅動機構支撐各個第一雷射光L1以及第二雷射光L2的光軸上的凹透鏡41以及/或者凸透鏡42中的至少一者並能夠沿著光軸方向進退移動。
例如,以單軸同時地控制存在於第一雷射光L1的光軸上之凹透鏡41以及存在於第二雷射光L2的光軸上之凹透鏡41,且這些凹透鏡41皆能沿著光軸方向進退。沿著分別存在於第一雷射光L1的光軸以及第二雷射光L2的光軸上之凸透鏡42的光軸方向之位置係預先配合第一雷射光L1以及第二雷射光L2的波長進行調整。
The
上文所說明的相對距離D的調整,換言之亦可使焦點偏移器部6所為的焦點距離F的調節以及振鏡掃描器部8所為的光軸的朝向的位移同步。
在圖7所示的變化例中,藉由焦點偏移器部6的透鏡41、42、43來調節各個第一雷射光L1以及第二雷射光L2的焦點距離後,藉由合成器部4的鏡子33、34將這些第一雷射光L1以及第二雷射光L2重疊。藉此,能良好地避免透鏡41、42、43中的色像差的發生,且能使用振鏡掃描器部8更精密度佳地將第一雷射光L1以及第二雷射光L2照射至被加工物W上的期望的照射位置。
The adjustment of the relative distance D described above, in other words, can also synchronize the adjustment of the focal distance F by the
(4)被加工物W的說明
接著,使用圖8至圖10說明熔接對象的被加工物W。圖8係顯示電動車等的馬達中之屬於固定子之定子50的概略構成之立體圖。如圖8所示,定子50係具有略圓筒形狀的定子芯51以及複數個扁平線(分段線圈)52。扁平線52為剖面呈矩形狀的導體(電線)。通常,扁平線52係使用純銅製的構件,然而亦可由具有高導電率的金屬材料所構成,例如以銅作為主成分之合金、由銅以及鋁所構成的合金等。各個扁平線52的端部係從定子芯51的上端部突出;雷射加工裝置1係將與定子芯51的徑方向鄰接之兩個扁平線52的端部彼此予以雷射熔接。
(4) Description of the workpiece W
Next, the workpiece W to be welded is described using FIGS. 8 to 10. FIG. 8 is a perspective view showing the schematic structure of a
在扁平線52的前端熔接加工中,剝離前端側的絕緣被覆部,將對應的兩個扁平線的前端對接。接著,朝向對接後的端面照射雷射光。此時會有下述情形:因為各個扁平線的加工精密度的偏差、固定治具15的機構精密度、朝向溝槽54的插入狀況等,於兩個扁平線的前端的對接時產生間距(gap)(間隙、空隙)、位置偏離。
在圖9中的(a)的例子中,於兩個扁平線52之間空出間隙。在圖9中的(b)的例子中,兩個扁平線52係朝y軸方向偏離。在圖9中的(c)的例子中,兩個扁平線52係於x軸方向空出間隙且朝y軸方向偏離,且朝θ方向旋轉。
In the front end welding process of the
當於對應的兩個扁平線52之間存在間距(間隙、空隙)、大的位置偏離時會有下述情形:從間隙、偏離的部位產生雷射洩漏,雷射光照射至扁平線下部的被覆部從而產生碳化以及絕緣不良。此外,即使在雖然存在y軸方向的位置偏離但不產生雷射洩漏之情形中,若不針對位置偏離考量對策地跨越兩個扁平線52照射雷射光,則亦會有熔融部偏掉、傾斜從而導致熔接強度降低之問題。
此外,如圖10所示,會有在兩個扁平線52的前端的對接時因為高度方向(z方向)的偏離導致產生段差Δz之情形。此外,因為絕緣被覆部的厚度產生若干的間距(間隙、空隙)Δxy。以下,將兩個扁平線52中的z方向的段差量記載成Δz,將xy平面內的間距量記載成Δxy。
When there is a gap (gap, void) or a large positional deviation between the two corresponding
如此,在於對應的扁平線彼此產生z軸方向的段差之情形中,當雷射光橫越該段差時,會有發生大量的濺射之情形。此外,當不考慮段差地跨越左右的扁平線均等地掃描雷射光時,熔融部的高度會左右不同而破壞平衡,且熔接強度會降低。
因此,本實施形態的雷射加工裝置1係即使在於對應的兩個扁平線52之間產生間距、位置偏離、z軸方向的段差之情形中亦實施熔接加工,該熔接加工係用以抑制產生雷射洩漏以及熔接強度降低。
In this way, when the corresponding flat wires have a step difference in the z-axis direction, a large amount of spattering may occur when the laser light crosses the step difference. In addition, when the laser light is scanned equally across the left and right flat wires without considering the step difference, the height of the molten part will be different on the left and right, destroying the balance, and the welding strength will be reduced.
Therefore, the
(5)針對圖像處理部9
在定子線圈的熔接中,為了對數毫米的扁平線適當地照射雷射,需要正確地測定扁平線的位置。因此,在雷射加工裝置1中,藉由圖像處理部9所為的圖像解析來計測相對於複數個扁平線52的前端之中心位置以及高度。此外,在藉由圖像解析進行中心位置的測定之情形中,當扁平線彼此接近或者抵接時,邊界線變得不明確,難以精密度佳地判定各個扁平線的位置。因此,即使在扁平線彼此接近或者抵接之情形中,本實施形態的圖像處理部9亦能夠精密度佳地測定各個扁平線52的中心位置。以下,詳細地說明測定方法。
(5) Regarding the
如圖11所示,圖像處理部9係包含:照明裝置101,係對被加工物W照射照明光;拍攝裝置102,係拍攝被照明裝置101照射的狀態下的被加工物W;以及控制器103,係使用被拍攝裝置102拍攝的圖像資料,進行被加工物W所含有的各個扁平線52的中心位置以及高度的測定。
照明裝置101以及拍攝裝置102為適合圖案投影法的照明裝置以及三維攝影機;照明裝置101係從不同的複數個方向將複數個條紋(stripe)圖案(條狀模樣)投光至被加工物W,拍攝裝置102係以CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor;互補式金屬氧化物半導體)等圖像感測器接收被加工物W的反射光。控制器103係解析投光與反射光之間的圖案的變化,藉此生成三維圖像。
As shown in FIG. 11 , the
如圖11所示,控制器103係包含記憶體104以及處理器105。於記憶體104預先記憶有測定程式111以及臨限值112。臨限值112亦可包含於測定程式111的內部。此外,記憶體104係記憶藉由處理器105所生成的座標表113。處理器105係執行測定程式111,藉此進行被加工物W所含有的全部的扁平線52的中心位置以及高度的測定,並生成座標表113(CSV(comma separated values;逗號分隔值)資料)。As shown in FIG11 , the
在此,使用圖12以及圖13說明控制器103所測定的中心位置以及高度。在圖12的例子中,兩個扁平線52係於x軸方向、y軸方向以及θ方向偏離。在圖13的例子中,以兩個扁平線52於x軸方向偏離且存在z軸方向的段差之情形作為例子來說明。
此外,為了方便說明,將一方的扁平線52記載成「A銷」,將另一方的扁平線52記載成「B銷」。
控制器103係針對A銷測定熔接面52a的中心的座標(x,y,z,θ)。將此座標記載成「A銷座標」。同樣地,亦針對B銷測定熔接面52a的中心的座標(x,y,z,θ)。將此座標記載成「B銷座標」。此外,控制器103係算出A銷與B銷之間的中間點的座標(x,y,z,θ)。將此座標記載成「AB銷座標」。在此,作為一例,將xyz正交座標系統的原點(基準點)作為載置有被加工物W之工件設置台11的上表面的中心點。此外,θ係作為xy平面上繞著z軸的角度。此外,θ亦可藉由圖像處理來測定,然而只要屬於熔接對象的定子50的構造為已知,則亦可使用從定子50的構造導出的值來取代圖像處理所為的測定。
Here, the center position and height measured by the
控制器103係針對定子50所含有的全部的扁平線52,對成為熔接對象的每一對測定各個扁平線的座標值與中心點的座標值。並且,記載成用以顯示測定結果之座標表113,並將座標表113儲存於記憶體104。
(6)針對控制個人電腦12
如圖14所示,控制個人電腦12係由控制部201、記憶部202、輸入部203、通訊部204以及顯示部205所構成。
具體而言,控制個人電腦12為電腦系統,具備下述硬體資源:CPU(Central Processing Unit;中央處理單元)、ROM(Read Only Memory;唯讀記憶體)、RAM(Random Access Memory;隨機存取記憶體)、HDD(Hard Disk Drive;硬碟驅動機)、SSD(Solid State Drive;固態硬碟)、顯示器單元、通訊介面、鍵盤以及滑鼠等輸入器件(input device)等。在使用了振鏡掃描器的熔接加工中,亦將控制個人電腦稱為「振鏡掃描器個人電腦」。
The
控制部201係由CPU以及屬於作業用記憶體之RAM等所構成。
記憶部202為所謂的輔助記憶器件,由HDD、SSD、ROM、快閃記憶體等非揮發性記憶體所構成。
於記憶部202記憶有各種資料,如用以控制雷射加工裝置1之電腦程式、經由輸入部203所輸入的各種雷射參數、在熔接加工中所使用的加工圖形資料110等。
控制部201係將儲存於記憶部202的電腦程式裝載至屬於作業用記憶體之RAM並執行該電腦程式,藉此控制第一振盪器2、第二振盪器3、混合式振鏡掃描器10、PLC13、雷射控制器14等,並進行被加工物W的熔接處理。此外,記憶部202所記憶的雷射參數為在第一振盪器2以及第二振盪器3中使用的雷射輸出、加工速率(雷射照射時間)、標記速度、減緩(slow up)時間、減速(slow down)時間等。
The
輸入部203係包含鍵盤、滑鼠、各種開關等之用以受理使用者的操作之輸入器件,亦包含藉由連接USB(Universal Serial Bus;通用序列匯流排)記憶體、SD記憶體卡(secure digital memory card;安全數位記憶體卡)等之可移動的記錄媒體來輸入資料之方式。經由輸入部203所輸入的資料係被儲存於記憶部202。
通訊部204係在與藉由無線或者有線而連接的外部機器(圖像處理部9、混合式振鏡掃描器10、PLC13、雷射控制器14等)之間進行資訊通訊。
顯示部205係包含顯示器單元、視訊編碼解碼器(video codec)、GPU(Graphics Processing Unit;圖形處理單元)、畫面資料用的記憶體等,用以生成UI(User Interface;使用者介面)畫面等並顯示於顯示器單元。使用者亦可在於顯示部205顯示有UI畫面的狀態下經由輸入部203對輸入用以指示雷射控制器14之各種參數等。
The
(7)雷射加工處理的整體動作
接著,參照圖15說明雷射加工裝置1的動作。
首先,將被加工物W設置於工件設置台11(步驟S11)。控制個人電腦12係經由雷射控制器14對第一振盪器2以及第二振盪器3設定雷射參數(雷射輸出、減緩時間、減速時間等)(步驟S12)。使用者係操作控制個人電腦12的輸入部203來輸入加工圖形資料110,控制個人電腦12係將加工圖形資料110登錄至記憶部202(步驟S13)。圖16係顯示使用者輸入雷射參數、加工圖形資料時屬於UI畫面的一例之登錄畫面150。登錄畫面150為UI畫面,用以登錄在第一振盪器2以及第二振盪器3中所使用的雷射參數以及在後述的第三步驟的雷射照射時在混合式振鏡掃描器10中所使用的加工圖形資料。
(7) Overall operation of laser processing
Next, the operation of the
作為一例,登錄畫面150係包含工作列表(job list)151、加工點列表152、加工影像(processing image)153、雷射參數輸入部154以及登錄按鍵155。例如,當在工作列表151中選擇「直線」且於加工點列表152追加加工點的xy座標值時,於加工影像153顯示有以直線將各個加工點連繫的圖形。當在此種狀態下使用者選擇登錄按鍵155時,顯示於加工影像153之加工圖形資料110係被登錄至記憶部102。此外,所謂加工圖形資料110為混合式振鏡掃描器10依照加工影像153掃描雷射光所需的資訊。
在此,在本實施形態中,對存在間距、位置偏離之兩個扁平線52進行由第一步驟、第二步驟以及第三步驟所構成的三個步驟的雷射照射,藉此進行熔接加工。
As an example, the
步驟S11、步驟S12以及步驟S13的處理並不一定需要以此種順序進行。
使載置有被加工物W的工件設置台11移動,使被加工物W配置於圖像處理部9的正下方(步驟S14)。接著,藉由圖像處理部9進行被加工物W的圖像拍攝(步驟S13)。具體而言,照明裝置101係藉由圖案投影法從不同的複數個方向將複數個條紋圖案(條狀模樣)投光至被加工物W,並藉由拍攝裝置102拍攝各個圖像,且控制器103係將所拍攝的各個圖像予以合成並算出三維形狀(步驟S14)。
The processing of step S11, step S12 and step S13 does not necessarily need to be performed in this order.
The workpiece setting table 11 carrying the workpiece W is moved so that the workpiece W is arranged directly below the image processing unit 9 (step S14). Then, the
接著,圖像處理部9的控制器103係進行各個扁平線52的中心位置以及高度的測定處理(步驟S17),並生成記載了測定結果的CSV資料(座標表113)。圖像處理部9係將記載了測定結果的CSV資料(座標表113)朝控制個人電腦12發送(步驟S18)。從圖像處理部9朝控制個人電腦12發送CSV資料係可經由無線或者有線的網路來發送,亦可經由USB記憶體或者SD記憶體卡等之可移動的記錄媒體來發送。Next, the
接著,控制個人電腦12係進行雷射加工處理(步驟S19)。在本實施形態中,設想混合式振鏡掃描器10的掃描可動範圍涵蓋整個被加工物W的大小之情形。然而,在進行比振鏡掃描的掃描運作範圍還大的馬達的熔接加工之情形中,雷射加工裝置1亦可一邊藉由工件設置台11的θ軸台11θ使被加工物W旋轉一邊進行熔接加工。根據馬達的大小,有一邊每次旋轉四分之一一邊進行熔接加工之方式,亦有一邊每次旋轉八分之一一邊進行熔接加工之方式。Next, the control
(8)測定處理的動作
在此,說明藉由圖像處理部9所進行的測定處理的動作以作為熔接加工的先前準備。圖17以及圖18為顯示圖像處理部9所為的測定處理的動作之流程圖,且為圖15中的步驟S17的詳細說明。實際上,藉由處理器105執行記憶於控制器103的記憶體104的測定程式111而動作。
圖像處理部9係針對被加工物W的每個測定範圍反復步驟S21至步驟S36。在本實施形態中,作為測定範圍的一例,如圖19所示,將於定子50的徑方向排列的複數個扁平線52(在此例子中為四個扁平線52)作為一個測定範圍。
(8) Measurement Processing Operation Here, the measurement processing operation performed by the
圖像處理部9係進行第一二進制大型物件解析處理(步驟S22)。二進制大型物件解析為圖像解析的一種,用以對成為對象的圖像資料所含有的每個像素進行二值化處理,並使用二值化處理後的圖像資料進行各種解析、測定。如圖20所示,第一二進制大型物件解析處理係針對以xy平面57切斷測定範圍所含有的扁平線52時的剖面形狀進行二值化處理。
xy平面57係能夠設定成任意的高度,然而由於朝向扁平線52的端面進行雷射照射,因此需要將xy平面57設定於至少已經剝離了絕緣被覆膜58之前端側。接著,圖像處理部9係如圖19所示將扁平線52標籤化(編號化)。作為一例,從0度的排列以順時鐘方向依序標籤化。此外,在徑方向中,從定子50的中心朝向外側依序標籤化。在此,作為一例,對屬於熔接對象的一對扁平線52標籤化一個共通的數值。以共通的數值標籤化的一對扁平線52係將徑方向的內側標籤化成「A」,將徑方向的外側標籤化成「B」。
The
圖21中的(a)係顯示針對測定範圍進行了二值化處理後的圖像資料120a。二值化處理後的圖像資料實際上是以白色與黑色這兩個色階來表現,然而為了方便說明,在本實施形態中以影線(hatching)圖案來標示黑色。以下的處理係參照圖21中的(a)至圖21中的(c)來說明。
於圖像資料120a包含有二進制大型物件(blob)B21、二進制大型物件B22以及二進制大型物件B23。圖像處理部9的控制器103係針對圖像資料120a所含有的每個二進制大型物件反復步驟S24至步驟S33。首先,控制器103係測定成為對象的二進制大型物件的中心座標(x,y)(步驟S25),並進一步地測定面積(步驟S26)。接著,比較所測定的面積與預先記憶的臨限值112。藉此,判斷扁平線彼此是否接合。臨限值112只要因應扁平線52的剖面積來設定即可,作為一例係設定成剖面積的1.5倍以上至未滿2.0倍。
(a) in FIG. 21 shows the
此外,在本實施形態中,臨限值亦可為能夠覆寫的值。亦可因應測定對象物的形狀或者素材等屬性、預測定的物理量或者值來覆寫。
在二進制大型物件的面積為臨限值以下之情形中(在步驟S27中為否),移行至步驟S32。在二進制大型物件的面積比臨限值還大之情形中(在步驟S27中為是),將遮罩區域配置於成為對象的二進制大型物件,並分割二進制大型物件(步驟S28)。例如,在分割圖21中的(a)所示的二進制大型物件B23(中心位置以元件符號P23表示)之情形中,如圖21中的(b)所示將包含了中心位置P23之細長形狀的遮罩區域配置於圖像資料上。遮罩區域為圖像處理上不進行辨識之區域。在本實施形態中,以圖像處理算出間距、段差、位置偏離等,並考慮這些間距、段差、位置偏離等來進行雷射照射,然而各個扁平線52的排列本身係被預先定位。因此,控制器103係因應與成為對象的二進制大型物件對應的扁平線52的位置,算出並配置遮罩區域的位置。此外,遮罩區域的線寬只要為一像素至二像素左右即可。圖21中的(b)係顯示配置了遮罩區域後的圖像資料120b。
In addition, in the present embodiment, the threshold value may also be a value that can be overwritten. It may also be overwritten in response to the properties such as the shape or material of the measured object, or a predetermined physical quantity or value.
In the case where the area of the binary large object is below the threshold value (no in step S27), the process proceeds to step S32. In the case where the area of the binary large object is larger than the threshold value (yes in step S27), a mask area is arranged on the binary large object that is the object, and the binary large object is divided (step S28). For example, in the case of dividing the binary large object B23 (the center position is represented by the component symbol P23) shown in (a) of FIG. 21, a mask area of a thin and long shape including the center position P23 is arranged on the image data as shown in (b) of FIG. 21. The mask area is an area that is not identified in image processing. In this embodiment, the image processing calculates the spacing, step difference, position deviation, etc., and the laser irradiation is performed in consideration of these spacing, step difference, position deviation, etc., but the arrangement of each
接著,控制器103係對圖像資料120b進行第二二進制大型物件解析處理(步驟S29)。結果,在圖21中的(c)的圖像資料120c中,二進制大型物件B23係被分割成二進制大型物件B24以及二進制大型物件B25。控制器103係對經過分割的二進制大型物件進行標籤化(步驟S30)。藉此,能夠藉由1至48的數值以及記號A、B來識別全部的扁平線52。再者,控制器103係測定二進制大型物件B23以及二進制大型物件B24的中心座標(步驟S31)。
接著,控制器103係針對二進制大型物件解析處理的結果所獲得之包含中心位置之任意的範圍測定扁平線52的平均高度(步驟S32)。在本實施形態中,作為一例,如圖22所示針對將各個扁平線52的中心位置(P21、P22、P23)作為中心的圓(R21、R22、R23)測定平均高度。將所測定的平均高度作為該扁平線52的高度(z)。控制器103亦能夠針對各個扁平線52的中心位置的一點來測定高度,亦能如圖22所示般針對預定範圍來算出平均高度從而吸收測定誤差。
Next, the
接著,控制器103係算出對應的兩個扁平線52的中間點的座標值(x,y,z,θ)(步驟S34)。再者,在對應的兩個扁平線52存在段差之情形中,控制器103係算出z軸偏位(offset)值(步驟S35)。針對偏位值將於後述。
當控制器103針對全部的扁平線52結束中心位置與高度(x,y,z,θ)以及中間點的座標值與高度(x,y,z,θ)的測定時,生成記載了測定結果的座標表113(步驟S37)。在此,具體而言,所生成的座標表113為CSV資料。圖21為顯示座標表113的資料構成之圖。
Next, the
如此,即使在控制器103進行兩次二進制大型物件解析處理從而使扁平線彼此接觸之情形中,亦能夠正確地進行各個扁平線52的中心位置的測定。
(9)雷射加工處理
在此,詳細地說明本實施形態的雷射加工處理。
(9-1)基本的三個步驟
首先,說明成為雷射加工裝置1所為的熔接的基本之三個步驟。
提供一種熔接方法,在本實施形態的雷射加工裝置1所為的扁平線的對接熔接中,即使空出間隙,亦不會從間隙產生雷射洩漏,能夠保持良好的熔接品質以及熔接強度並縮短處理時間。具體而言,雷射加工裝置1係進行由第一步驟、第二步驟以及第三步驟這三個步驟所構成的熔接方法。
Thus, even in the case where the
使用圖24說明由三個步驟所構成的熔接方法。在此,作為一例,以下述情形作為例子來說明:將端面的大小為2.0mm×2.5mm的兩條扁平線52對接時,間隙53空出0.5mm。此外,當將第一雷射光L1的聚光直徑作為d1且將第二雷射光L2的聚光直徑作為d2時,d1=1050μm,d2=40μm。
圖24中的(a)為顯示第一步驟中的第一雷射光L1以及第二雷射光L2的照射的軌跡I1。在第一步驟中,在x軸方向處與被加工物W的中心O(中心O為包含了間隙53之被加工物W的中心)相距1.0mm的位置處,於y軸方向略直線狀地往復照射圖面左側的扁平線52的端面52a。往復照射的照射寬度係於y軸方向為1.0mm。在第一步驟中,以500mm/s的速度照射第一雷射光L1以及第二雷射光L2。
FIG24 is used to illustrate the welding method consisting of three steps. Here, as an example, the following situation is used as an example: when two
圖24中的(b)為顯示第二步驟中的第一雷射光L1以及第二雷射光L2的照射的軌跡I2。在第二步驟中,在x軸方向處與被加工物W的中心O相距1.0mm的位置處,於y軸方向略直線狀地往復照射圖面右側的扁平線52的端面52a。往復照射的照射寬度係於y軸方向為1.0mm。與第一步驟同樣地,在第二步驟中以500mm/s的速度照射第一雷射光L1以及第二雷射光L2。
圖24中的(c)為顯示第三步驟中的第一雷射光L1以及第二雷射光L2的照射軌跡I3。軌跡I3係短徑為1.2mm且長徑為2.4mm的橢圓形;在第三步驟中,跨越左右的扁平導體52進行橢圓形的迴旋照射。在第三步驟中,以1000mm/s的速度照射第一雷射光L1以及第二雷射光L2。
(b) in FIG. 24 shows the irradiation trajectory I2 of the first laser light L1 and the second laser light L2 in the second step. In the second step, the
在第一步驟、第二步驟以及第三步驟的各個步驟中,當於熔接面發生急劇的溫度上升時,會發生濺射。因此,亦可以下述方式控制功率密度高的第二雷射光L2:以低輸出開始照射,緩緩地提升功率直至到達指定的輸出。在本實施形態中,在各個步驟中亦可以下述方式控制第二雷射光L2:耗費5.0ms的時間將輸出從0提升至1.5kW。
使用圖25說明以此種方式以三個步驟進行熔接所致使的熔接面的變化。圖25為示意性地顯示熔接面的變化之概略圖。在此,為了方便說明,將圖面左側的扁平線52記載成「A」,將圖面右側的扁平線52記載成「B」。
In each of the first step, the second step, and the third step, when a rapid temperature rise occurs at the weld surface, sputtering occurs. Therefore, the second laser light L2 with a high power density can also be controlled in the following manner: irradiation starts at a low output and the power is gradually increased until the specified output is reached. In the present embodiment, the second laser light L2 can also be controlled in the following manner in each step: it takes 5.0 ms to increase the output from 0 to 1.5 kW.
Figure 25 is used to illustrate the changes in the weld surface caused by welding in three steps in this way. Figure 25 is a schematic diagram schematically showing the changes in the weld surface. Here, for the convenience of explanation, the
(a)針對扁平線A開始第一步驟的照射,將端面52a熔融。
(b)扁平線A的端面52a的角部被熔融並呈弧狀,從而形成有第一熔融部54。雷射加工裝置1係進行第一步驟的照射(作為一例為照射68毫秒後停止照射),直至第一熔融部54的肩部下垂。在此,所謂「肩部下垂」係指形成於端面52a之第一熔融部54的一部分進入至間隙53並開始流下之狀態。
(c)接著,對扁平線B開始第二步驟的照射,將扁平線B的端面52a熔融。
(d)扁平線B的端面52a的角部被熔融並呈弧狀,從而形成有第二熔融部55。雷射加工裝置1係進行第二步驟的照射(作為一例為照射68毫秒後停止照射),直至第二熔融部55的肩部下垂。
(a) The first step of irradiation is started for the flat wire A, and the
(e)第一熔融部54以及第二熔融部55係結合。在此,由於扁平線A以及扁平線B的雷射照射的時序不同,因此在結束第二步驟的照射之時間點會有扁平線A的熔融金屬冷卻並固化的可能性。
(f)因此,在第一熔融部54以及第二熔融部55結合後,進行第三步驟的照射對扁平線A再次賦予熱能,從而將第一熔融部54以及第二熔融部55均勻化並形成一個熔融部56。第三步驟的照射亦可持續至熔融部56變成期望的大小為止(作為一例為照射70毫秒後停止照射)。
在此,如圖24以及圖25所示,在第一步驟以及第二步驟中,期望對從各個端面52a的中心偏離的位置照射雷射光,亦即期望對比中心還要接近對接面的位置(接近間隙53的位置)照射雷射光。藉此,能夠縮短直至彼此的熔融部結合為止的時間。接著,在兩個熔融部結合後進行第三步驟,藉此抑制雷射從間隙53洩漏導致對扁平線下部造成損傷。此外,對在第三步驟中已經結合的熔融部迴旋地照射雷射,藉此能將熔融部均勻化從而形成左右對稱的漂亮的熔融球。
(e) The
此外,各個步驟的照射位置以及照射時間基本上係取決於熔接面的大小。因此,亦可對預先知道位置偏離以及段差較少的工件選擇測試照射的結果、照射位置以及照射時間各者的最佳值,並將這些最佳值記憶於控制個人電腦12。針對第一雷射光L1以及第二雷射光L2的輸出功率亦同樣地,亦可將各個雷射的最佳的功率記憶於控制個人電腦12。此外,亦可藉由照射次數來進行控制,以取代藉由照射時間來進行控制。
在上述說明中,雖然第三步驟的雷射照射的軌跡I3為橢圓形或者圓形,然而此僅為一例,第三步驟的雷射照射的軌跡並未限定於橢圓形或者圓形。
In addition, the irradiation position and irradiation time of each step basically depend on the size of the weld surface. Therefore, the results of the test irradiation, the optimal values of the irradiation position and the irradiation time can be selected for the workpiece with a known position deviation and less step difference, and these optimal values can be stored in the control
圖26為顯示第三步驟的雷射照射的軌跡的變化例。如圖26中的(a)的軌跡I7所示,雷射加工裝置1亦可跨越兩個扁平線52照射第一雷射光L1以及第二雷射光L2,並直線往復照射第一雷射光L1以及第二雷射光L2。此外,如圖26中的(b)的軌跡I8所示,雷射加工裝置1亦可跨越兩個扁平線52矩形狀地照射第一雷射光L1以及第二雷射光L2。此外,如圖26中的(c)的軌跡I9所示,雷射加工裝置1亦可跨越兩個扁平線52以8字形狀照射第一雷射光L1以及第二雷射光L2。此外,除了直線狀、矩形狀、8字形狀以外,亦可多邊形狀地照射。FIG. 26 shows an example of a variation of the trajectory of the laser irradiation in the third step. As shown in the trajectory I7 of (a) in FIG. 26 , the
尤其,當矩形狀或者8字形狀地照射時,熱能容易地傳達至被加工物W的端部,從而能促進熔接面(端面52)的熔融。
此外,如圖27中的(a)所示,在扁平線52彼此正常地結合之情形中,即使以橢圓形掃描或者圓形掃描來照射雷射光,雷射光亦不會洩漏至下方;如圖27中的(b)所示,在被加工物W的端部(端面52a)的熔融量少之情形中,表面張力亦影響,成為僅扁平線52的中心附近結合的狀態。在以此種方式形成於間隙53之結合部分的面積較小之情形中,當以橢圓形掃描或者圓形掃描來照射雷射光時,雷射光會洩漏至下方。因此,在結合部分的面積較小之情形中,藉由8字形狀的雷射照射或者直線照射來抑制雷射洩漏所致使的被覆部的碳化以及絕緣不良。
In particular, when irradiating in a rectangular or figure-8 shape, heat energy is easily transmitted to the end of the workpiece W, thereby promoting the melting of the weld surface (end surface 52).
In addition, as shown in (a) of FIG. 27, in the case where the
再者,在雷射加工裝置1中,以第三步驟進行迴旋照射並非是必須的構成。如圖26中的(d)所示,亦可對已經結合的熔融部以第三步驟進行定點照射。對被加工物W的中心定點照射第一雷射光L1以及第二雷射光L2,藉此熱能從被加工物W的中心朝向端部緩緩地傳遞。在此種過程中,能夠將兩個熔融部均勻化。
如此,第三步驟係只要能實現至少將第一步驟以及第二步驟所形成的各個熔融部均勻化之處理即可。
(9-2)雷射加工處理的動作
接著,參照圖28至圖33詳細地說明雷射加工處理。
圖28為顯示雷射加工處理的動作之流程圖。此外,在此所示的動作為圖15的步驟S19的詳細內容。
Furthermore, in the
雷射加工裝置1係針對屬於熔接對象的扁平線52的每一對反復步驟S41至步驟S50為止的處理。
控制個人電腦12的控制部201係參照座標表113取得現在處理中的一對段差量Δz以及間距量Δxy(步驟S42)。
控制部201係參照被儲存於記憶部102的加工速率表1100,取得與在步驟S42中所取得的段差量Δz以及間距量Δxy對應的雷射照射時間(步驟S43)。
在此,說明在雷射加工裝置1的熔接加工中所使用的加工速率表1100。圖29為顯示加工速率表1100的資料構成之圖。加工速率表1100為記載了加工速率(雷射照射時間(單位為msec))的表,該加工速率係能夠因應屬於熔接對象的一對扁平線52的z方向的段差量Δz以及xy平面內的間距量Δxy來選擇。
The
例如,在段差(Δz)為0.4mm且間距(Δxy)為0.6mm之情形中,參照圈選範圍(field)1111。於圈選範圍1111記載有兩個數值,上段的數值(76)係顯示高的扁平線52的雷射照射時間,下段的數值(58)係顯示低的扁平線52的雷射照射時間。
從圖29可知,與低的扁平線52的雷射照射時間相比,高的扁平線52的雷射照射時間係被設定的較長。此原因在於:為了對合高的扁平線52與低的扁平線52的高度,高的扁平線52的熔融量變多。因此,在間距量相同之情形中,段差愈大則高的扁平線52的雷射照射時間愈長。此外,當間距量大時,為了填埋間隙需要較多的熔融量,因此間距量愈大則雷射照射時間愈長。
For example, in the case where the step difference (Δz) is 0.4 mm and the spacing (Δxy) is 0.6 mm, refer to the circled range (field) 1111. Two values are recorded in the circled
在本實施形態中,亦對低的扁平線52照射雷射光。照射時間係指扁平線52的端面52a的四個角落熔融且熔融金屬的一部分開始流下至間距之狀態。此種時間為取決於扁平線52的端面52a的大小、扁平線52的材料組成、第一振盪器2以及第二振盪器3的功率、雷射波長等而制定的值,能使用藉由測試加工所獲得的值。
若端面52a的大小不同,則記載於加工速率表的照射時間自然不同。作為一例,在圖29中顯示端面52a的大小為2.0mm×2.5mm左右時的照射時間。
In this embodiment, the low
在步驟S43中,控制部201係取得於加工速率表1100的上段以及下段所記載的兩個數值。上段所記載的數值為第一步驟的照射時間,下段所記載的數值為第二步驟的照射時間。
在此,在步驟S42中所取得的段差量Δz的值與加工速率表1100的項目(0.0mm、0.2mm、0.4mm、0.6mm、0.8mm、1.0mm)不一致之情形中,選擇更接近所取得的段差量Δz的值之項目。此外,在所取得的段差量Δz為中間值之情形中,選擇比所取得的段差量Δz還大的數值的項目。例如,在步驟S42中所取得的段差量Δz為0.5mm之情形中,控制部201係選擇加工速率表1100的圈選範圍1112。針對間距量Δxy亦同樣。
In step S43, the
接著,控制個人電腦12的控制部201係判斷現在處理中的一對中的哪一個扁平線較高(步驟S44)。此種判斷處理係藉由從圖像處理部9的控制器103接收用以識別高的扁平線之號碼等資訊來進行,但亦可藉由控制部101從座標表113讀出座標值來進行。座標表113係可被保存於圖像處理部9,亦可被保存於控制個人電腦12。
接著,雷射加工裝置1係進行第一步驟(步驟S45)的處理,第一步驟(步驟S45)係對高的銷照射第一雷射光L1以及第二雷射光L2。具體而言,從控制個人電腦12的控制部201對雷射控制器14發送在步驟S43中所取得的雷射照射時間,並對第一振盪器2以及第二振盪器3設定雷射照射時間。再者,從控制部201對混合式振鏡掃描器10發送控制指令,並從PLC13經由雷射控制器14對第一振盪器2以及第二振盪器3發送雷射照射指令。接收到雷射照射指令的第一振盪器2以及第二振盪器3係分別照射第一雷射光L1以及第二雷射光L2。
Next, the
圖30中的(a)、圖31中的(a)以及圖34中的(a)為用以說明第一步驟的處理之示意圖。此外,在圖30以及圖34的說明中,將高的扁平線52記載成「B銷」、「52(B)」,將低的扁平線52記載成「A銷」、「52(A)」。
第一步驟中的混合式振鏡掃描器10的掃描軌跡為直線往復照射。當以在步驟S43中所取得的加工速率(照射時間)照射雷射光時,B銷係熔融至A銷的高度的稍為下方為止,並形成有熔融球55b。在此,第一雷射光L1以及第二雷射光L2係直線往復照射端面52a的預定位置,然而較佳為亦可直線往復照射端面52a中之靠近對接面52b之位置(接近間距之位置)。
(a) in FIG. 30, (a) in FIG. 31, and (a) in FIG. 34 are schematic diagrams for explaining the processing of the first step. In addition, in the description of FIG. 30 and FIG. 34, the high
接著,雷射加工裝置1係進行第二步驟(步驟S46)的處理,第二步驟(步驟S46)係用以對低的A銷照射雷射光。圖30中的(b)、圖31中的(b)以及圖34中的(b)為用以說明第二步驟的處理之示意圖。在第二步驟中,對A銷的熔接面照射第一雷射光L1以及第二雷射光L2。此時的混合式振鏡掃描器10的掃描軌跡係與第一步驟同樣地為直線往復照射。當以在步驟S43中所取得的加工速率(照射時間)照射雷射光時,A銷的端面52a的整體係熔融並於A銷形成有熔融球55a。如圖34中的(b)所示,由於雷射照射時間的差異,熔融球55a係比熔融球55b還小。Next, the
此外,與第一步驟同樣地,第二步驟亦可直線往復照射端面52a中之靠近對接面52b之位置(接近間距之位置)。如此,對靠近內側照射雷射光,藉此能縮短熔融部(熔融球55a以及熔融球55b)結合為止的時間。
接著,控制個人電腦12的控制部201係配合A銷以及B銷的配置狀況來修正記憶於記憶部202的加工圖形資料1100(步驟S47)。
圖32中的(a)為藉由記憶於記憶部102的加工圖形資料1100所顯示的加工影像,且為8字形狀,該8字形狀係以xy正交座標系統的原點(0,0)作為中心e並連結a點、b點、c點、d點。圖32中的(b)為藉由已配合實際的A銷以及B銷的配置狀況修正了加工圖形資料1100之加工圖形資料所顯示的加工影像。
In addition, similar to the first step, the second step can also linearly reciprocate to irradiate the position of the
說明加工圖形資料1100的修正方法。控制個人電腦12的控制部201係使加工圖形資料1100的中心e與AB銷座標一致。而且,以連結加工圖形資料1100的a點與d點之直線的中點與A銷的座標一致且連結加工圖形資料1100的c與b點之直線的中點與B銷的座標一致之方式,使加工圖形資料1100旋轉並於x軸方向伸長。如此,經過修正的加工圖形資料為8字形狀,該8字形狀係以AB銷座標作為中心e並連結a’點、b’點、c’點、d’點。控制部201係將經過修正的加工圖形資料朝混合式振鏡掃描器10發送。A method for correcting the processing
接著,在第三步驟的處理之前,將雷射加工裝置1的焦點位置偏位至熔融前的B銷的高度(步驟S48)。接著,兩個熔融球55a、55b結合後,雷射加工裝置1係使用修正後的加工圖形資料進行第三步驟(步驟S48)的處理,第三處理(步驟S48)係跨越A銷以及B銷照射第一雷射光L1以及第二雷射光L2。在第三步驟中,以橢圓形、圓形或者8字形狀等跨越A銷以及B銷進行迴旋照射。
雷射加工裝置1係藉由第三步驟再次對A銷以及B銷賦予熱能,從而將熔融部均勻化從而形成左右對稱的漂亮的熔融球。第三步驟的處理亦可持續至熔融球變成期望的大小為止。
Next, before the third step, the focus position of the
如此,在兩個熔融球55a、55b結合後進行第三步驟的處理,藉此抑制雷射光從間距洩漏導致對扁平線下部造成損傷。此外,如圖34中的(c)所示,A銷以及B銷係以熔融球55結合,然而當照射的雷射光的能量強時,會有雷射光貫通熔融球55導致對扁平線下部造成損傷的可能性。因此,在第三步驟中,將雷射光的焦點位置偏位至上方,藉此使照射至熔融球55的雷射光的能量密度降低。藉此,抑制雷射光貫通熔融球55。偏位值係使用記載於座標表113的值。作為一例,雷射加工裝置1係使用z軸台11z將混合式振鏡掃描器10的位置偏位至高的銷的熔接前的高度。In this way, after the two
當雷射加工裝置1結束被加工物W所含有的全部的一對扁平線的熔接處理時,結束被加工物W的熔接加工。
作為第三步驟的變化例,使用圖33來說明。圖33中的(a)係顯示於x軸方向空著間隙之情形中的第三步驟的掃描軌跡。圖33中的(b)係顯示於y軸方向存在有位置偏離之情形中的第三步驟的掃描軌跡。
在所有情形中,皆以使已經登錄的加工圖形資料1100(8字形狀)的中心點配合AB銷座標且進一步地通過A銷座標以及B銷座標之方式使加工圖形資料1100旋轉以及/或者伸縮。藉此,能以與各種A銷以及B銷的配置狀況相應的掃描軌跡來照射雷射光。
When the
此外,雖然第三步驟的雷射掃描軌跡為8字形狀,然而此僅為一例,並未限定於8字形狀。第三步驟係只要能實現下述處理即可:在至少在第一步驟以及第二步驟中所形成的A銷以及B銷的各個熔融部結合的狀態下,藉由通過已經結合的熔融部的中心附近的掃描軌跡將熔融部攪拌並均勻化。
例如,如圖33中的(c)、(d)、(e)所示,第三步驟的掃描軌跡亦可為跨越A銷以及B銷之直線往復照射。在此種情形中,預先將顯示直線之加工圖形資料登錄至控制個人電腦12的記憶部202,控制部201係因應各種一對的配置狀況修正已經登錄的加工圖形資料。具體而言,以使直線的中心點配合AB銷座標且直線的始點以及終點配合A銷座標以及B銷座標之方式使直線於θ方向旋轉且於x軸方向伸縮。藉此,能實現與各種一對的配置狀況相應的直線往復照射。
In addition, although the laser scanning trajectory of the third step is in the shape of an 8, this is only an example and is not limited to the shape of an 8. The third step is sufficient as long as the following processing can be achieved: when the molten parts of the A pin and the B pin formed in at least the first step and the second step are combined, the molten parts are stirred and homogenized by passing through the scanning trajectory near the center of the combined molten parts.
For example, as shown in (c), (d), and (e) in Figure 33, the scanning trajectory of the third step can also be a straight line reciprocating irradiation across the A pin and the B pin. In this case, the processing graphic data showing the straight line is pre-registered in the
在一對扁平線52於x軸方向、y軸方向、θ旋轉方向存在間距或者存在位置偏離之情形中,設想藉由第一步驟以及第二步驟的照射所結合的熔融部的面積變小。即使在此種熔融部的面積變小之情形中,亦以通過熔融部的中心附近的掃描軌跡來照射雷射光,藉此抑制雷射光從間隙洩漏。藉此,能抑制對扁平導體下部的被覆部照射雷射光從而導致產生碳化以及絕緣不良。In the case where a pair of
(10)實施形態的功效
雷射加工裝置1係以高速照射波長為300nm至600nm且相對於銅有高的光吸收率的第一雷射光L1,藉此於被加工物W形成熔融池。接著,在所形成的熔融池內部照射聚光直徑小且能量密度高的第二雷射光L2,藉此在熔融池內部實現局部性較深的熔入深度,從而促進熔融池的形成。
此外,與以往的熔接裝置相比,雷射加工裝置1係將聚光直徑大的第一雷射光L1使用於熔接,藉此能有效地對被加工物W賦予熱能並熔融被加工物W。
(10) Effect of the Implementation Form
The
此外,雷射加工裝置1並不是定點照射第一雷射光L1以及第二雷射光L2,而是高速地掃描照射第一雷射光L1以及第二雷射光L2,藉此於熔融池產生流動。藉此,將所產生的氣泡從到達至高溫的熔融池排出至外部。藉此,能抑制孔隙率(porosity)。再者,能夠防止在熔融池中熱能局部性地集中,從而能夠使熔融池穩定化並減少濺射。由於孔隙率以及濺射係成為接合不良等熔接缺陷的主要因素,因此依據本實施形態的雷射加工裝置1以及使用了雷射加工裝置1的熔接方法,能夠抑制發生熔接缺陷。
此外,如上所述,能夠抑制從扁平線的對接時所產生的間隙53產生雷射洩漏,從而能夠抑制雷射洩漏所伴隨的被覆部的碳化以及絕緣不良等。
In addition, the
雷射加工裝置1係在存在段差的兩個扁平線的前端對接熔接中,先以第一步驟將高的扁平線熔融後,再以第二步驟熔融低的扁平線。此時,將第一步驟的熔融量設定成比第二步驟的熔融量還多。藉此,能抑制段差消除後發生濺射。假設在將第一步驟的熔融量以及第二步驟的熔融量設定成相等之情形中(例如以最低限度的時間熔融至兩個熔融球結合的程度之情形中),形成有如圖34中的(d)所示般的傾斜的熔融球55c。如此,熔接品質以及熔接強度皆不足。另一方面,本實施形態的雷射加工裝置1係將第一步驟的熔融量設定成比第二步驟的熔融量還多,藉此能形成如圖34中的(c)所示般的左右均等的熔融球55,從而熔接品質以及熔接強度皆良好。The
此外,雷射加工裝置1係包含圖像處理部9,藉由圖像處理部9取得定子50所含有的各個銷的位置資訊(座標值),並使用所取得的位置資訊來調整雷射照射位置。尤其,雷射加工裝置1係在第三步驟的處理中以通過AB銷中心座標的掃描軌跡來照射雷射光,藉此抑制雷射光從間距、位置偏離的部位洩漏至扁平線下部。藉此,能夠抑制被覆部的碳化,且能夠確保熔接品質以及熔接強度。In addition, the
[實施形態二]
接著,說明實施形態二的雷射加工裝置。
在上述實施形態一中,屬於熔接對象的被加工物W中之用以構成分段線圈之各個扁平導體的高度係在馬達整體為略均勻。然而會有下述情形:根據馬達的種類,於用以構成分段線圈之扁平導體的附近存在有用以連接於導線之高度較高的扁平導體。
當於屬於熔接對象的扁平導體的附近豎立有高度高的扁平導體時,在於屬於熔接對象的扁平導體的端面形成有熔融球之情形中,會有熔融球反射雷射光從而導致雷射光的反射光照射至高度高的扁平導體的被覆部之情形。如此,會有被覆部受到熱能所致使的損傷從而變得無法使用的可能性。
[Implementation Form 2]
Next, the laser processing device of
因此,實施形態二的雷射加工裝置係提供一種定子的製造方法,即使在於屬於熔接對象的扁平導體的附近豎立有高度高的扁平導體之情形中,為了抑制該高度高的扁平導體的被覆部受到熱能所致使的損傷從而變得無法使用之問題,因應屬於熔接對象的扁平導體的周邊狀況而以適當的熔接圖案來進行熔接加工。
(1)雷射加工裝置的構成
與實施形態一同樣地,實施形態二的雷射加工裝置為熔接裝置,係對被加工物W照射雷射光,將雷射光的能量予以熱轉換,藉此進行被加工物W的熔接。系統的整體構成係與圖1以及圖2所示的雷射加工裝置1相同。
Therefore, the laser processing device of the second embodiment provides a method for manufacturing a stator. Even when a high flat conductor stands vertically near a flat conductor to be welded, in order to suppress the problem that the coated portion of the high flat conductor is damaged by heat energy and becomes unusable, welding processing is performed with an appropriate welding pattern according to the peripheral condition of the flat conductor to be welded.
(1) Configuration of laser processing device
As in the embodiment, the laser processing device of the second embodiment is a welding device that irradiates a workpiece W with laser light and converts the energy of the laser light into heat to weld the workpiece W. The overall configuration of the system is the same as the
在此,以與實施形態一不同的控制個人電腦22做為中心進行說明。
如圖38所示,控制個人電腦22係由控制部201、記憶部202、輸入部203、通訊部204以及顯示部205所構成。
於記憶部202儲存有用以控制雷射加工裝置之電腦程式以及各種資料。尤其,記憶部202係保持屬於本實施形態的特徵之描繪圖案121以及圖案表122,這些描繪圖案121以及圖案表122為被使用於被加工物W的熔接處理之資料。詳細係容後述。
控制部201的加工處理部211係將儲存於記憶部202的電腦程式裝載至屬於作業用記憶體的RAM並執行電腦程式,藉此控制第一振盪器2、第二振盪器3、混合式振鏡掃描器10、PLC13、雷射控制器14等,進行被加工物W的熔接處理。
Here, the control
(2)針對被加工物W
接著,使用圖39說明屬於被加工物W的定子50。圖39中的(a)為顯示電動車輛等的馬達之屬於固定子之定子50的概略構成之立體圖。如圖39中的(a)所示,定子50係由下述構件所構成:略圓筒形狀的定子芯51,係具有於圓周方向排列的複數個溝槽54;複數個扁平導體52,係被插入至溝槽54並形成分段線圈;以及複數個扁平導體60,係被插入至溝槽54,並被使用於與外部之間的通電。
(2) Regarding the workpiece W
Next, the
扁平導體52以及扁平導體60為剖面為矩形狀的電線,亦即扁平線。扁平導體52以及扁平導體60通常係使用純銅製的導體,然而亦可由具有高導電率的金屬材料所構成,如以銅作為主成分之合金、以銅以及鋁所構成的合金等所構成。扁平導體52以及扁平導體60的端部係從定子芯51的上端部突出,然而扁平導體60的突出量係比扁平導體52的突出量還大,亦即扁平導體60的高度係比扁平導體52的高度還高。雖然扁平導體52以及扁平導體60係被絕緣被覆膜被覆,然而為了電性連接,扁平導體52以及扁平導體60各者的端部的絕緣被覆膜係被剝離。The
圖39中的(b)為用以說明扁平導體52以及扁平導體60的配置的一例之放大圖。在此例子中,屬於熔接對象的兩個扁平導體52係配置成被兩個扁平導體60夾住。雷射加工裝置係在兩個扁平導體52的端面52a對接的狀態下,朝向端面52a照射雷射光並進行熔接加工。此時,如圖39中的(b)所示,在高度高的扁平導體60接近屬於熔接對象的扁平導體52之情形中,會如下述般產生反射光所致使的問題。FIG. 39( b) is an enlarged view for explaining an example of the arrangement of the
亦即,如圖40所示,當一邊藉由混合式振鏡掃描器10掃描第一雷射光L1以及第二雷射光L2一邊將兩個扁平導體52熔接加工時,於熔接面(已經將兩個端面52a對合的區域)形成有半球狀的熔融球55。形成熔融球55後直至結束熔接加工為止之期間,第一雷射光L1以及第二雷射光L2係被熔融球55反射。當熔融球55所為的反射光L3照射至接近的扁平導體60時,會有被覆部碳化從而導致扁平導體60變得無法使用的可能性。
有鑑於此種問題點,雷射加工裝置係著重於雷射光的掃描軌跡,亦即著重於混合式振鏡掃描器10的描繪圖案,一邊抑制熔融球55所為的反射光L3照射至鄰接的扁平導體60一邊進行熔接加工。
That is, as shown in FIG40, when two
此外,照射至熔融球55之第一雷射光L1以及第二雷射光L2中之藉由反射光對被覆部造成損傷的雷射光主要為第二雷射光L2(IR(infrared;紅外線)雷射)。IR雷射係相對於銅的吸收率為6%左右的低值,剩餘的約94%不會被吸收而是被反射。此外,雖然被熔融球55反射的第二雷射光L2會擴散,然而光纖雷射係具有光束品質高且難以擴散之特性,容易因為反射而對被覆部造成損傷。另一方面,由於第一雷射光L1(藍色雷射)係相對於銅有高的吸收率,因此反射率低。此外,由於在本實施形態中所使用的第一雷射光L1係輸出低且反射後會廣泛地擴散,因此因為反射光的功率密度非常低等原因,第一雷射光L1的反射所導致的損傷較少。In addition, of the first laser light L1 and the second laser light L2 irradiated to the
(3)針對禁止照射區域的設定以及描繪圖案
在此,說明在本實施形態的熔接加工中所使用的描繪圖案。首先,使用圖41說明禁止照射區域。
熔融球55造成影響的區域係取決於屬於熔接對象的扁平導體52與接近的扁平導體60之間的距離、扁平導體60的大小、熔融球55的大小、熔融球55的曲面形狀等。然而,熔融球55係隨著照射時間的經過而成長,熔融球55的大小並非是固定的。再者,熔融球55係一邊藉由表面張力保持在熔接面上隆起的狀態,一邊藉由雷射照射而被攪拌並晃動。因此,加工中的形狀亦不是固定的。
(3) Setting and drawing patterns for prohibited irradiation areas
Here, the drawing patterns used in the welding process of this embodiment are described. First, the prohibited irradiation area is described using FIG. 41.
The area affected by the
因此,在本實施形態中,如圖41所示,基於屬於熔接對象的扁平導體52與接近的扁平導體60之間的距離、扁平導體60的大小、熔接面(已經對合兩個端面52a的區域)的大小,於禁止照射區域規定以圖中的斜線部分所顯示的區域。禁止照射區域為下述區域:當雷射光通過時,反射光L3會碰觸到鄰接的扁平導體60。因此,當以雷射光不會通過熔接面上的禁止照射區域此種描繪圖案照射雷射光時,反射光L3不會照射至扁平導體60。
此外,禁止照射區域亦可使用扁平導體52與接近的扁平導體60之間的距離、扁平導體60的大小、熔融球55的大小、熔融球55的曲面形狀、端面52a的面積中的至少一個來制定。
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 41, based on the distance between the
本實施形態的雷射加工裝置係因應屬於熔接對象的扁平導體52的周邊狀況,一邊切換描繪圖案一邊進行熔接加工。亦即,在屬於熔接對象的扁平導體52鄰接有扁平導體60之情形中,以不通過禁止照射區域此種描繪圖案進行熔接加工;在屬於熔接對象的扁平導體52未鄰接有扁平導體60之情形中,藉由時間效率最佳的描繪圖案進行熔接加工,藉此使定子50整體的產距時間(tact time)縮短。
記憶於記憶部202的描繪圖案121係由複數個描繪圖案所構成,作為一例,如圖42所示包含圖案A、圖案B以及圖案C。描繪圖案121係可在顯示有用以對顯示部205輸入描繪圖案之UI畫面的狀態下,藉由使用者操作輸入部203來輸入;描繪圖案121亦可讀入記憶於可移動的記錄媒體之資訊並儲存於記憶部202。
The laser processing device of this embodiment performs welding processing while switching the depiction pattern in response to the peripheral conditions of the
圖42中的(a)所示的圖案A為描繪圖案,使用於屬於熔接對象的兩個扁平導體52未鄰接有扁平導體60之情形。在圖案A中,如軌跡I1所示,跨越兩個扁平導體52並以預定的迴旋直徑迴旋照射第一雷射光L1以及第二雷射光L2。圖案A的迴旋照射係熔融效率高,與後述的圖案B以及圖案C相比能迅速地進行熔接處理。
圖42中的(b)所示的圖案B為描繪圖案,使用於屬於熔接對象的扁平導體52鄰接有扁平導體60之情形。在圖案B中,如軌跡I2所示,以未通過禁止照射區域之8字形狀的軌跡來照射第一雷射光L1以及第二雷射光L2。
The pattern A shown in (a) of FIG. 42 is a depiction pattern, which is used when the two
圖42中的(c)所示的圖案C為圖案B的變化例,與圖案B同樣地為描繪圖案,使用於屬於熔接對象的扁平導體52鄰接有扁平導體60之情形。圖案C係如軌跡I3所示,朝未通過禁止照射區域的傾斜方向往復照射第一雷射光L1以及第二雷射光L2。
由於圖案C為連結兩點之間之軌跡,因此為容易與熔融部的周邊狀況對應之軌跡。此外,由於是直線圖案,因此會有描繪圖案生成的難易度低之優點。另一方面,由於熔融耗費時間,因此預想產距時間延長之情形。此外,會有形成於熔接面之熔融球55的左右平衡變差的可能性。
Pattern C shown in (c) of FIG. 42 is a variation of pattern B. It is a drawing pattern like pattern B and is used in the case where a
雷射加工裝置係一邊切換圖案A與圖案B(亦可使用圖案C來取代圖案B)一邊進行被加工物W的熔接加工,此時使用儲存於記憶部202的圖案表122。在此,使用圖43以及圖44來說明圖案表122。
圖43為簡略地顯示屬於被加工物W的一例的定子。呈一對的兩個白色的矩形係顯示屬於熔接對象的扁平導體52,黑色的矩形係顯示屬於高的銷的扁平導體60。記載有以何種描繪圖案熔接加工屬於熔接對象的扁平導體52之表為圖44所示的圖案表122。
The laser processing device performs welding processing of the workpiece W while switching between pattern A and pattern B (pattern C can also be used instead of pattern B), and at this time, the pattern table 122 stored in the
圖案表122係與被加工物W一對一地對應,並記載有與被加工物W的扁平導體的排列方式相應的描繪圖案。圖案表122係在熔接加工前被儲存於記憶部102。與描繪圖案121同樣地,使用者亦可在顯示部205顯示有用以輸入圖案表122之UI畫面的狀態下操作輸入部203進行輸入,亦可讀入記憶於記錄媒體的資訊並儲存於記憶部202,亦可經由網路接收並儲存於記憶部202。
使用銷號碼作為用以表示屬於熔接對象的扁平導體52的位置之位置資訊。如圖43所示般,銷號碼為排列於定子的圓周方向的字母與排列於定子的徑方向的數字之組合。如圖44所示,圖案表122係將銷號碼與描繪圖案賦予對應地記載。
The pattern table 122 corresponds to the workpiece W one-to-one, and records the depicted pattern corresponding to the arrangement of the flat conductors of the workpiece W. The pattern table 122 is stored in the
在本實施形態中,在屬於熔接對象的扁平導體52與高度高的一個以上的扁平導體60鄰接之情形中使用圖案B,在除此之外的情形中則使用圖案A。具體而言,以銷號碼「A-1」來識別之扁平導體52的一對係與兩個扁平導體60鄰接,並使用圖案B進行熔接加工。以銷號碼「A-2」來識別之扁平導體52的一對係與一個扁平導體60鄰接,並使用圖案B進行熔接加工。由於以銷號碼「A-3」來識別之扁平導體52的一對係未與扁平導體60鄰接,因此使用圖案A進行熔接加工。
(3)雷射加工裝置1的動作
在此,使用圖45的流程圖來說明本實施形態的雷射加工裝置1的動作。首先,在已經將被加工物W設置於工件設置台11的狀態下開始。
In the present embodiment, pattern B is used when the
經由控制個人電腦22的輸入部203輸入與被設置於工件設置台22的被加工物W對應的圖案表(步驟S51)。接著,經由控制個人電腦22的輸入部203輸入被加工物W的熔接加工所需要的描繪圖案(圖案A、圖案B等)(步驟S52)。步驟S51以及步驟S52的順序亦可相反。
接著,從控制個人電腦22朝雷射控制器14發送第一振盪器2以及第二振盪器3的各種參數,雷射控制器14係對各個振盪器設定參數(步驟S53)。此外,從控制個人電腦22朝混合式振鏡掃描器10轉送在熔接加工中所使用的描繪圖案(圖案A、圖案B等)。
The pattern table corresponding to the workpiece W set on the workpiece setting table 22 is input through the
接著,以混合式振鏡掃描器10與被加工物W中的混合式振鏡掃描器10的涵蓋範圍的中心對向之方式使工件設置台11動作,從而使被加工物W移動(步驟S54)。接著,使混合式振鏡掃描器10的照射位置對合至記載於圖案表的第一列的扁平導體52。至此為止的步驟為熔接加工的先前準備,以下開始被加工物W的熔接加工。
控制個人電腦22的加工處理部211係參照儲存於記憶部202的圖案表,判定與目前成為熔接對象的扁平導體52對應的描繪圖案是圖案A還是圖案B(步驟S56)。加工控制部211係朝混合式振鏡掃描器10發送加工動作指令,該加工動作指令係包含用以識別已經判別過的加工圖案之資訊。
Next, the workpiece setting table 11 is moved in such a manner that the
在圖案A的情形中,亦即在扁平導體52的附近未鄰接有高度高的扁平導體60之情形中,已經接收到加工動作指令的混合式振鏡掃描器10係選擇圖案A(步驟S57)。在圖案B的情形中,亦即在扁平導體52的附近鄰接有高度高的扁平導體60之情形中,混合式振鏡掃描器10係選擇圖案B(步驟S58)。
之後,從 PLC13對第一振盪器2以及第二振盪器3發送雷射照射指令。已經接收到雷射照射指令的第一振盪器2以及第二振盪器3係分別照射第一雷射光L1以及第二雷射光L2(步驟S59)。如實施形態一所說明般,步驟S59的雷射照射為由第一步驟、第二步驟以及第三步驟所構成的三個步驟的雷射照射。亦即,步驟S59的雷射照射亦可因應屬於熔接對象的一對扁平導體52的配置狀況(間距、位置偏離、段差等)來進行實施形態一所說明的控制。
In the case of pattern A, that is, in the case where there is no high
混合式振鏡掃描器10係將照射位置對合至屬於下一個熔接對象的扁平導體52(步驟S60)。
在本實施形態中,設想混合式振鏡掃描器10的動作範圍為被加工物W的大小的四分之一左右之情形。因此,雷射加工裝置係一邊藉由θ軸台11θ使被加工物W每次旋轉四分之一,一邊進行被加工物W的整體的熔接加工。
在步驟S60之後,加工處理部211係判斷是否已經完成被加工物W的四分之一的加工(步驟S61)。在尚未完成四分之一的加工之情形中(在步驟S61中為否),返回至步驟S55並繼續處理。
The
在完成被加工物W的四分之一的加工之情形中(在步驟S61中為是),加工處理部211係判斷是否已經完成整體加工(步驟S62)。在尚未完成被加工物W的整體加工之情形中(在步驟S62中為否),加工處理部211係經由PLC13對θ軸台11θ指示將被加工物W旋轉四分之一。θ軸台11θ係驅動旋轉機構並使台旋轉四分之一(步驟S63)。之後,返回至步驟S55並繼續處理。
在完成被加工物W的整體加工之情形中(在步驟S62中為是),雷射加工裝置係結束被加工物W的熔接加工。
When the processing of one quarter of the workpiece W is completed (yes in step S61), the
(4)實施形態二的功效
如上所述,本實施形態的雷射加工裝置係因應屬於熔接對象的扁平導體52的附近的狀況,一邊切換描繪圖案一邊進行定子50的整體的熔接處理。具體而言,在附近存在有屬於高的銷的扁平導體60之情形中,以不會受到熔融球所造成的反射光的影響之描繪圖案來照射雷射光;在附近未存在有扁平導體60之情形中,以熔融效率最高的描繪圖案來照射雷射光。藉此,能夠避免反射光的損傷並縮短產距時間。
(4) Effect of the second embodiment
As described above, the laser processing device of this embodiment switches the drawing pattern while performing the welding process of the
此外,在被加工物W被變更至具有與定子50不同的銷的排列的定子之情形中,只要將與變更後的定子對應的圖案表以及描繪圖案輸入至控制個人電腦11即可。藉此,不論是何種銷的排列的定子,皆能夠避免反射光的損傷並縮短產距時間。
(5)變化例
在上述實施形態二中,說明了經由控制個人電腦22的輸入部203預先將與被加工物W的銷排列對應的描繪圖案以及圖案表儲存於記憶部202的實施形態。
Furthermore, in the case where the workpiece W is changed to a stator having a pin arrangement different from that of the
在此,說明下述變化例:圖像處理部9係解析被加工物W的銷排列,並生成描繪圖案以及圖案表。如實施形態一所說明般,圖像處理部9係具有下述功能:拍攝載置於工件設置台11的被加工物W,並解析被加工物W的銷排列。亦即,圖像處理部9係能判別於屬於熔接對象的扁平導體52的附近是否鄰接有高度高的扁平導體60。圖像處理部9係將解析結果發送至控制個人電腦22。
圖46為顯示變化例的控制個人電腦23的功能構成之方塊圖。與控制個人電腦22(圖38)的差異點在於:控制部201除了包含加工處理部211之外,還包含描繪圖案生成部212以及圖案表生成部213。
Here, the following variation is described: the
加工處理部211為用以負責被加工物W的熔接處理的控制之功能方塊;描繪圖案生成部212為用以使用圖像處理部9所為的解析結果來生成描繪圖案之功能方塊;圖案表生成部213為用以使用圖像處理部9所為的解析結果來生成圖案表之功能方塊。具體而言,這些功能方塊係藉由電腦程式來實現。
在此,使用圖47以及圖48的流程圖來說明變化例的雷射加工裝置的動作。首先,在已經將被加工物W設置於工件設置台11的狀態下開始。
The
圖像處理部9係拍攝被加工物W的圖像(步驟S71)。圖像處理部9係將在步驟S71中所拍攝的圖像作為基準來解析被加工物W的銷排列(步驟S72),並將解析結果朝控制個人電腦23發送。解析結果亦可以座標表113的形式朝控制個人電腦23發送。
控制個人電腦23的圖案表生成部213係使用圖像處理部9所為的被加工物W的解析結果,生成已經將銷號碼與描繪圖案賦予對應的圖案表,該銷號碼係顯示屬於熔接對象的一對扁平導體52的位置(步驟S73)。圖案表生成部213係將所生成的圖案表儲存於記憶部202。
The
接著,描繪圖案生成部212係使用圖像處理部9所為的被加工物W的解析結果生成描繪圖案(步驟S74)。具體而言,如圖41所說明般,根據屬於熔接對象的扁平導體52與高度高的扁平導體60之間的位置關係以及各個銷的大小等來規定禁止照射區域,並生成已經將禁止照射區域排除的描繪圖案(圖案B以及圖案C等)。再者,描繪圖案生成部212係生成屬於描繪圖案的圖案A,圖案A係使用於扁平導體52未鄰接有高度高的扁平導體60之情形。描繪圖案生成部212係將所生成的描繪圖案朝混合式振鏡掃描器10轉送。此外,步驟S73與步驟S74的順序亦可相反。Next, the drawing
接著,從控制個人電腦23朝雷射控制器14發送第一振盪器2以及第二振盪器3的各種參數,雷射控制器14係對各個振盪器設定參數(步驟S75)。
接著,以記載於圖案表的第一列的扁平導體52與混合式振鏡掃描器10對向之方式使工件設置台11動作,從而使被加工物W移動(步驟S76)。至此為止的步驟為熔接加工的先前準備,以下開始被加工物W的熔接加工。
控制個人電腦23的加工處理部211係參照儲存於記憶部202的圖案表,判定與目前成為熔接對象的扁平導體52對應的描繪圖案是圖案A還是圖案B(步驟S77)。加工控制部211係朝混合式振鏡掃描器10發送加工動作指令,該加工動作指令係包含用以識別已經判別過的加工圖案之資訊。
Next, various parameters of the
在圖案A的情形中,亦即在扁平導體52的附近未鄰接有高度高的扁平導體60之情形中,已經接收到加工動作指令的混合式振鏡掃描器10係選擇圖案A(步驟S79)。在圖案B的情形中,亦即在扁平導體52的附近鄰接有高度高的扁平導體60之情形中,混合式振鏡掃描器10係選擇圖案B(步驟S80)。
之後,從 PLC13對第一振盪器2以及第二振盪器3發送雷射照射指令。已經接收到雷射照射指令的第一振盪器2以及第二振盪器3係分別照射第一雷射光L1以及第二雷射光L2(步驟S81)。
In the case of pattern A, that is, when there is no high
步驟S81的雷射照射係使用由實施形態一所說明的三個步驟所構成的熔接方法。此外,如上文所說明般,亦可因應屬於熔接對象的一對扁平導體52的配置狀況來控制雷射照射時間以及雷射照射位置。混合式振鏡掃描器10係將照射位置對合至屬於下一個熔接對象的扁平導體52(步驟S82)。
在步驟S82之後,加工處理部211係判斷是否已經完成被加工物W的四分之一的加工(步驟S83)。在尚未完成四分之一的加工之情形中(在步驟S83中為否),返回至步驟S77並繼續處理。
The laser irradiation of step S81 uses the welding method consisting of the three steps described in the first embodiment. In addition, as described above, the laser irradiation time and the laser irradiation position can also be controlled according to the configuration of a pair of
在完成被加工物W的四分之一的加工之情形中(在步驟S83中為是),加工處理部211係判斷是否已經完成整體加工(步驟S84)。在尚未完成被加工物W的整體加工之情形中(在步驟S84中為否),加工處理部211係經由PLC13對工件設置台11指示將被加工物W旋轉四分之一。已經從PLC13接收到指示的工件設置台11係驅動旋轉機構(θ軸台11θ)並使台旋轉四分之一(步驟S85)。之後,返回至步驟S77並繼續處理。
在完成被加工物W的整體加工之情形中(在步驟S84中為是),雷射加工裝置係結束被加工物W的熔接加工。
When the processing of one quarter of the workpiece W is completed (yes in step S83), the
如以上所說明般,在變化例的雷射加工裝置中,除了在實施形態二中所說明的功能之外,還藉由圖像處理部9解析屬於熔接對象的扁平導體52的附近的狀況。控制個人電腦23係基於解析結果來生成描繪圖案或者圖案表。
依據本變化例,即使在已經變更被加工物W之情形中,亦無須輸入與變更後的被加工物W對應的描繪圖案以及圖案表。
此外,扁平導體52以及扁平導體60的排列為一例,當然亦可為其他的排列。針對屬於熔接對象的扁平導體52,不論在哪個位置鄰接有扁平導體60,亦能夠規定圖41所示的禁止照射區域,藉此能夠以熔融球所致使的反射光不會照射至接近的全部的扁平導體60之方式進行熔接加工。
As described above, in the laser processing device of the variation, in addition to the functions described in the second embodiment, the
例如,如圖49所示,考量屬於熔接對象的扁平導體52的四方被高度高的扁平導體60圍繞之情形等。在此種情形中,如圖示的軌跡I4般,於傾斜方向往復照射,藉此能夠以熔融球所致使的反射光不會照射至接近的四個扁平導體60的全部之方式進行熔接加工。
[其他的變化例]
(1)在上述實施形態一以及實施形態二中,雷射加工裝置亦可具備:遮蔽氣體(shielding gas)噴嘴,係對被加工物W供給遮蔽氣體。而且,與第一雷射光L1以及第二雷射光L2的照射同時,或者從第一雷射光L1以及第二雷射光L2的照射之前至照射結束為止或者是更長的時間,以5L/min至100L/min對熔接面噴吹屬於遮蔽氣體的氮。更佳為,以10L/min至40L/min噴吹,並在氮氛圍(nitrogen atmosphere)中進行熔接加工。
For example, as shown in FIG. 49, consider a case where the four sides of the
例如,亦可使用兩隻遮蔽氣體噴嘴從被加工物W的左右噴吹氮。各個遮蔽氣體噴嘴相對於被加工物W之角度係相對於端面的傾斜角度為0°至90°。為了不與混合式振鏡掃描器10的動作干擾,更佳為30°左右。遮蔽氣體噴嘴的前端開口的直徑(噴嘴尖口(nozzle tip)直徑)係較佳為1mm至10mm左右。此外,屬於從遮蔽氣體噴嘴的前端開口至被加工物W為止的距離之工作距離(working distance)係較佳為5mm至15mm左右。
如此,以遮蔽氣體噴嘴對被加工物W供給氮,藉此雷射加工裝置1係在氮氛圍中進行被加工物W的熔接。藉由遮蔽氣體防止熔接面的氧化,藉此能夠抑制因為熔接面的氧化所產生的熔接強度的降低以及孔隙率的產生。再者,適當地選擇遮蔽氣體的流量、噴嘴尖口直徑、工作距離等條件,藉此能夠抑制熔融球的晃動並形成漂亮的熔融球。
For example, two shielding gas nozzles can be used to spray nitrogen from the left and right sides of the workpiece W. The angle of each shielding gas nozzle relative to the workpiece W is an inclination angle of 0° to 90° relative to the end face. In order not to interfere with the operation of the
此外,亦可構成為具備氣刀(air knife),以取代遮蔽氣體的噴吹。
(2)在上述實施形態一以及實施形態二中,第一步驟的雷射照射的軌跡並未限定於直線往復照射。在第一步驟以及第二步驟中,亦可對各個扁平導體52的端面52a進行圓形的迴旋照射,亦可對各個扁平導體52的端面52a進行橢圓形的迴旋照射。較佳為以適合扁平導體52的端面的大小、形狀之照射。例如,在對矩形的端面52a進行橢圓形的迴旋照射之情形中,較佳為以矩形的長邊方向變成橢圓形的長徑之方式進行照射。藉此,能夠有效地對端面52a賦予熱能從而促進熔融。
In addition, it is also possible to configure an air knife to replace the shielding gas blowing.
(2) In the above-mentioned
(3)在上述實施形態一中以下述情形作為例子進行了說明:一對扁平線52係於x軸方向存在間距,且於y軸方向存在位置偏離,並於θ方向旋轉。說明除此之外的位置偏離的情形的第三步驟的掃描軌跡。圖33中的(a)係顯示於x軸方向空著間隙之情形的第三步驟的掃描軌跡。圖33中的(b)係顯示於y軸方向存在有位置偏離之情形的第三步驟的掃描軌跡。
在所有情形中,皆以使已經登錄的加工圖形資料1100(8字形狀)的中心點配合AB銷座標且進一步地通過A銷座標以及B銷座標之方式使加工圖形資料1100旋轉以及/或者伸縮。藉此,能以與各種A銷以及B銷的配置狀況相應的掃描軌跡來照射雷射光。
(3) In the above-mentioned first embodiment, the following situation is used as an example for explanation: a pair of
(4)在上述實施形態一中,雖然第三步驟的雷射掃描軌跡為8字形狀,然而此僅為一例,並未限定於8字形狀。第三步驟係只要能實現下述處理即可:在至少在第一步驟以及第二步驟中所形成的A銷以及B銷的各個熔融部結合的狀態下,藉由通過已經結合的熔融部的中心附近的掃描軌跡將熔融部攪拌並均勻化。
例如,如圖33中的(c)、(d)、(e)所示,第三步驟的掃描軌跡亦可為跨越A銷以及B銷之直線往復照射。在此種情形中,預先將顯示直線之加工圖形資料登錄至控制個人電腦12的記憶部202,控制部201係因應各種一對的配置狀況修正已經登錄的加工圖形資料。具體而言,以使直線的中心點配合AB銷座標且直線的始點以及終點配合A銷座標以及B銷座標之方式使直線於θ方向旋轉且於x軸方向伸縮。藉此,能實現與各種一對的配置狀況相應的直線往復照射。
(4) In the first embodiment, although the laser scanning trajectory of the third step is in the shape of an 8, this is only an example and is not limited to the 8 shape. The third step can be performed as long as the following processing can be achieved: when the molten parts of the A pin and the B pin formed in at least the first step and the second step are combined, the molten parts are stirred and homogenized by passing through the scanning trajectory near the center of the combined molten parts.
For example, as shown in (c), (d), and (e) in Figure 33, the scanning trajectory of the third step can also be a straight reciprocating irradiation across the A pin and the B pin. In this case, the processing graphic data showing the straight line is pre-registered in the
在一對扁平線52於x軸方向、y軸方向、θ旋轉方向存在間距或者存在位置偏離之情形中,設想藉由第一步驟以及第二步驟的照射所結合的熔融部的面積變小。即使在此種熔融部的面積變小之情形中,亦以通過熔融部的中心附近的掃描軌跡來照射雷射光,藉此抑制雷射光從間隙洩漏。藉此,能抑制對扁平導體下部的被覆部照射雷射光從而導致產生碳化以及絕緣不良。In the case where a pair of
(5)如上述實施形態一所說明般,當在被加工物W上產生急劇的溫度上升時會發生濺射。因此,亦可不同時照射第一雷射光L1以及第二雷射光L2,而是先對被加工物W僅照射吸收率高的第一雷射光L1,在經過預定時間後再追加地照射第二雷射光L2。藉此,能抑制被加工物W的急遽的溫度上升,從而抑制濺射的發生。再者,已經藉由第一雷射光L1提高溫度的被加工物W係能藉由提高第二雷射光L2的波長的吸收率從而使被加工物W有效率地吸收第二雷射光L2的能量,從而助於縮短處理時間。在此種情形中,期望在照射第一雷射光L1後延遲1msec以上再照射第二雷射光L2。(5) As described in the first embodiment, when a rapid temperature rise occurs on the workpiece W, sputtering will occur. Therefore, instead of irradiating the first laser light L1 and the second laser light L2 simultaneously, the workpiece W may be irradiated with only the first laser light L1 having a high absorption rate, and then the second laser light L2 may be additionally irradiated after a predetermined time. In this way, a rapid temperature rise of the workpiece W can be suppressed, thereby suppressing the occurrence of sputtering. Furthermore, the workpiece W whose temperature has been raised by the first laser light L1 can efficiently absorb the energy of the second laser light L2 by increasing the absorption rate of the wavelength of the second laser light L2, thereby helping to shorten the processing time. In this case, it is desirable to irradiate the second laser light L2 after a delay of more than 1 msec after irradiating the first laser light L1.
(6)在實施形態一以及實施形態二中,第一雷射光L1的聚光直徑d1並未限定於1050μm。能夠以第一雷射光L1的照射區域的面積(聚光面積、點面積)成為被加工物W的總面積的1%至30%之方式選擇聚光直徑d1。 此外,第二雷射光L2的聚光直徑d2亦未限定於40μm。第二雷射光L2的聚光直徑d2係能夠設定成10μm至100μm左右,較佳為設定成第一雷射光L1的聚光直徑d1的十分之一以下。 各個雷射光的聚光直徑係取決於傳送光纖的芯直徑、準直透鏡(collimated lens)的焦點距離、聚光透鏡的焦點距離,並能以下述方式來計算:聚光直徑=傳送光纖的芯直徑×(聚光透鏡的焦點距離/準直透鏡的焦點距離)。因此,調整這些光學系統,藉此能夠變更各種雷射光的聚光直徑。 (6) In the first and second embodiments, the focusing diameter d1 of the first laser light L1 is not limited to 1050 μm. The focusing diameter d1 can be selected so that the area of the irradiation region of the first laser light L1 (focusing area, point area) becomes 1% to 30% of the total area of the workpiece W. In addition, the focusing diameter d2 of the second laser light L2 is not limited to 40 μm. The focusing diameter d2 of the second laser light L2 can be set to about 10 μm to 100 μm, and is preferably set to less than one tenth of the focusing diameter d1 of the first laser light L1. The focusing diameter of each laser beam depends on the core diameter of the transmission optical fiber, the focal distance of the collimated lens, and the focal distance of the focusing lens, and can be calculated as follows: focusing diameter = core diameter of the transmission optical fiber × (focal distance of the focusing lens / focal distance of the collimated lens). Therefore, by adjusting these optical systems, the focusing diameter of each laser beam can be changed.
(7)在上述實施形態一以及實施形態二中,雖然第一步驟、第二步驟以及第三步驟中的雷射的功率係相同,然而此為一例。例如,與第一步驟以及第二步驟的處理相比,在第三步驟的處理中亦可將雷射的輸出功率設定成較弱。由於第三步驟為將已經熔融的金屬予以均勻化之處理,因此無須與第一步驟以及第二步驟同等的功率。再者,當在第三步驟中過度地對被加工物W賦予能量時,由於會有雷射從結合部洩漏的可能性,因此亦可降低雷射的輸出功率或者改變焦點,藉此限制賦予至被加工物W的能量。(7) In the above-mentioned first and second embodiments, although the power of the laser in the first step, the second step, and the third step is the same, this is only an example. For example, the output power of the laser may be set to be weaker in the third step than in the first and second steps. Since the third step is a process for homogenizing the molten metal, it is not necessary to use the same power as in the first and second steps. Furthermore, when excessive energy is applied to the workpiece W in the third step, there is a possibility that the laser may leak from the joint. Therefore, the output power of the laser may be reduced or the focus may be changed to limit the energy applied to the workpiece W.
(8)在上述實施形態一以及實施形態二中,雖然已經說明了將第一雷射光L1以及第二雷射光L2的掃描速度設定成500mm/s,然而第一雷射光L1以及第二雷射光L2的掃描速度並未限定於此,只要為100mm/s至1000mm/s的範圍即可。
(9)上述實施形態一以及實施形態二的第一步驟、第二步驟以及第三步驟的照射時間為一例,當然並未限定於上文所說明的照射時間。第一步驟的照射時間只要為形成於端面52a之熔融部的一部分進入至間隙53之時間即可;第二步驟的照射時間只要為形成於端面52a之熔融部的一部分進入至間隙53之時間即可;第三步驟的照射時間只要為已經結合的兩個熔融部均勻化直至形成一個熔融部為止之時間即可。這些照射時間亦可因應屬於熔接對象的扁平導體的尺寸、間隙的間隔等來變更。
(8) In the above-mentioned
(10)在上述實施形態中,由於第三步驟為將已經熔融的金屬予以均勻化之處理,因此無須與第一步驟以及第二步驟同等的功率。再者,當在第三步驟中過度地對被加工物W賦予能量時,會有雷射從已經結合的熔融部洩漏的可能性。因此,實施形態一的雷射加工裝置1亦可藉由以下的方法來實現第三步驟的處理。
第一種方法為:將第一雷射光L1以及第二雷射光L2的焦點位置錯開至比熔融部還要上方。藉此,伴隨著聚光直徑的擴大(發散)而使熔接面中的功率密度降低,從而能減少雷射洩漏的風險。
(10) In the above-mentioned embodiment, since the third step is to make the molten metal uniform, the power equivalent to that of the first step and the second step is not required. Furthermore, when excessive energy is given to the workpiece W in the third step, there is a possibility that the laser will leak from the already bonded molten portion. Therefore, the
第二種方法為:與第一步驟以及第二步驟相比,減少第一雷射光L1以及第二雷射光L2的輸出功率。藉此,能使熔接面中的功率密度降低,從而能減少雷射洩漏的風險。 第三種方法為:提升第一雷射光L1以及第二雷射光L2的照射速度。提升照射速度,藉此能減少通過熔接面之雷射光的單位面積以及每單位時間的照射量(輸入熱量(heat input))。藉此,能減少雷射洩漏的風險。 The second method is to reduce the output power of the first laser light L1 and the second laser light L2 compared to the first step and the second step. In this way, the power density in the weld surface can be reduced, thereby reducing the risk of laser leakage. The third method is to increase the irradiation speed of the first laser light L1 and the second laser light L2. Increasing the irradiation speed can reduce the unit area of the laser light passing through the weld surface and the irradiation amount per unit time (heat input). In this way, the risk of laser leakage can be reduced.
(11)在上述實施形態中亦可構成為:設定針對間距量以及偏離量的臨限值,在存在有臨限值以上的間距、位置偏離之情形中,雷射加工裝置1亦可判斷成「錯誤(不可熔接)」並中斷處理,並移行至下一個扁平線52的一對熔接處理。在此種情形中,亦可使控制個人電腦12的記憶部202預先記憶成為「錯誤」的基準之臨限值。圖像處理部9的控制器103或者控制個人電腦12的控制部201係從各個扁平線52的位置資訊(座標值)測定間距量以及偏離量。控制部201亦可將所測定的間距量以及偏離量與記憶於記憶部202的臨限值進行比較。(11) In the above-mentioned embodiment, a critical value for the spacing amount and the deviation amount may be set. When there is a spacing or position deviation exceeding the critical value, the
(12)在上述實施形態中,雖然說明了第一雷射光L1為多模且第二雷射光L2為單模,然而此為一例,各個雷射光的光束模式並未限定。
(13)在上述實施形態中,對於高的扁平線52的雷射照射時間係比對於低的扁平線52的雷射照射時間還長,且段差量Δz愈大則差分愈大。如此,雷射加工裝置1係根據雷射照射時間的差異而使被賦予至各個扁平線52的能量不同,然而此種實施形態為一例。本發明的雷射加工裝置1係只要至少將賦予至高的扁平線52的照射能量設定成比賦予至低的扁平線52的照射能量還多即可。
(12) In the above embodiment, although it is described that the first laser light L1 is multi-mode and the second laser light L2 is single-mode, this is an example, and the beam mode of each laser light is not limited.
(13) In the above embodiment, the laser irradiation time for the high
此外,當著眼於圖29所示的加工速率表1100的圈選範圍1111時,屬於低的扁平線52的雷射照射時間的58msec係相當於本發明的「基準的能量」,屬於高的扁平線52的雷射照射時間的76msec係相當於本發明的「對基準的照射能量施加了與段差量對應的追加的照射能量」的能量。In addition, when focusing on the circled
(14)在上述實施形態中,第一雷射光L1以及第二雷射光L2係將焦點對合至被加工物W(熔接面),然而在本發明中第一雷射光L1以及第二雷射光L2亦可接將焦點對合至於鉛直方向與熔接面相距±2mm的範圍的位置。 (15)在上述實施形態中,第一雷射光L1以及第二雷射光L2為圓形光束,然而第一雷射光L1以及第二雷射光L2的光束形狀並未限定於此。例如,亦可使用橢圓形狀的光束或者矩形形狀的光束。在此種情形中,較佳為在矩形的熔接面中將長邊方向作為長徑。 (14) In the above embodiment, the first laser light L1 and the second laser light L2 are focused on the workpiece W (welding surface), but in the present invention, the first laser light L1 and the second laser light L2 can also be focused to a position within a range of ±2 mm from the welding surface in the vertical direction. (15) In the above embodiment, the first laser light L1 and the second laser light L2 are circular beams, but the beam shapes of the first laser light L1 and the second laser light L2 are not limited to this. For example, an elliptical beam or a rectangular beam can also be used. In this case, it is preferred to use the long side direction as the major diameter in the rectangular welding surface.
(16)在上述實施形態一以及實施形態二中,以定子用線圈作為被加工物的例子來做說明。然而,上文所說明的熔接方法以及雷射加工裝置1並未限定於使用於定子用線圈的熔接之情形。
(17)在上述實施形態一以及實施形態二中,使第一雷射光L1的光軸以及第二雷射光L2的光軸一致,並藉由混合式振鏡掃描器10進行掃描。然而,本發明並未限定於此,第一雷射光L1的光軸以及第二雷射光L2的光軸亦可不一致,亦能夠以個別的雷射掃描光學系統(振鏡掃描器)分別進行掃描。亦即,本發明亦可包含下述構成:雷射加工裝置係具備兩個振鏡掃描器,一方的振鏡掃描器係掃描第一雷射光L1,另一方的振鏡掃描器係掃描第二雷射光L2。
(16) In the above-mentioned
(18)在上述雷射加工裝置1中,亦可經由振鏡掃描器個人電腦(控制個人電腦12)的輸入部203輸入第一雷射光L1以及第二雷射光L2各者的聚光直徑、輸出功率、以及第一步驟、第二步驟、第三步驟的照射軌跡、照射時間、照射速度、照射次數等資訊已經預先與被加工物W的尺寸相應的適合值。此外,亦可構成為:當輸入工件尺寸或者熔融球的成品形狀等時,控制個人電腦12的控制部201係依循預定的演算法來決定雷射的聚光直徑、輸出功率、照射軌跡、照射時間、照射速度、照射次數等。(18) In the above-mentioned
(19)在上述實施形態二中,設想混合式振鏡掃描器10的可動範圍為被加工物W的大小的四分之一左右之情形。因此,雷射加工裝置係一邊藉由工件設置台11使被加工物W每次旋轉四分之一,一邊進行被加工物W的整體的熔接加工。此時,以混合式振鏡掃描器10的噴嘴與已經將被加工物W分割成四份之區域的略中心對向之方式,藉由工件設置台11調整被加工物W的位置。
假設在混合式振鏡掃描器10的可動範圍能涵蓋被加工物W的整體之情形中,亦可以使混合式振鏡掃描器10的噴嘴與被加工物W的中心對向之方式進行位置對合。
(19) In the above-mentioned second embodiment, it is assumed that the movable range of the
此外,在雷射光被高度高的銷(扁平導體60)阻礙而無法照射至屬於熔接對象的銷(扁平導體52)之情形中,使工件設置台11動作,以使屬於熔接對象的銷(扁平導體52)配置於混合式振鏡掃描器10的噴嘴的略正下方之方式調整位置。
(20)在上述實施形態二以及實施形態二的變化例中,雷射加工裝置係構成為:保持或者作成複數個描繪圖案,並因應扁平導體52附近的狀況來選擇適當的描繪圖案。然而,實施形態二以及實施形態二的變化例的雷射加工裝置所保持或者作成的資訊並未限定於描繪圖案。除了描繪圖案之外,亦可為組合了雷射的照射條件等之熔接圖案。而且,亦可構成為因應扁平導體52附近的狀況來選擇適當的熔接圖案。
In addition, in the case where the laser light is blocked by the high pin (flat conductor 60) and cannot be irradiated to the pin (flat conductor 52) to be welded, the workpiece setting table 11 is moved to adjust the position of the pin (flat conductor 52) to be welded so that it is arranged slightly directly below the nozzle of the
作為熔接圖案所含有的雷射的照射條件,例如為雷射的聚光直徑、輸出功率、照射時間、照射速度、照射次數等。
(21)在上述實施形態二中,雖然雷射加工裝置係生成描繪圖案以及圖案表,然而生成描繪圖案之動作並不是必須的。雷射加工裝置亦可基於圖像處理部9的解析結果僅生成圖案表。使用者亦可從控制個人電腦22的輸入部203輸入描繪圖案。
The irradiation conditions of the laser included in the welding pattern include, for example, the focusing diameter of the laser, the output power, the irradiation time, the irradiation speed, the number of irradiations, etc.
(21) In the above-mentioned second embodiment, although the laser processing device generates a drawing pattern and a pattern table, the action of generating the drawing pattern is not necessary. The laser processing device can also only generate a pattern table based on the analysis result of the
(22)在上述實施形態二以及實施形態二的變化例中,接近扁平導體52之導線為扁平線之構成並不是必須的,當然亦可為其他形狀的導線。此外,接近扁平導體52之構件為導線之構成亦不是必須的,亦可為其他構件。雷射加工裝置只要至少為如下的構成即可:因應屬於熔接對象的一對扁平導體52的周邊狀況從複數個描繪圖案選擇一個描繪圖案,以所選擇的描繪圖案來照射雷射光並進行熔接加工。
(23)在此,作為變化例,使用圖50以及圖51說明於熔接對象的一對扁平線52產生xyθ的位置偏離之情形中(沒有z軸方向的段差之情形中)的熔接處理。
(22) In the above-mentioned second embodiment and the variation of the second embodiment, it is not necessary that the wire close to the
首先,使用者係操作控制個人電腦12的輸入部203輸入加工圖形資料1100,控制個人電腦12係將加工圖形資料1100登錄至記憶部202(步驟S91)。加工圖形資料1100係被使用於第三步驟的雷射照射。
接著,將被加工物W設置於工件設置台11。使載置有被加工物W的工件設置台11移動,從而將被加工物W配置於圖像處理部9的正下方。接著,藉由圖像處理部9的拍攝裝置101進行被加工物W的圖像拍攝(步驟S92)。
First, the user operates the
圖像處理部9的控制器103係解析在步驟S92中所拍攝的被加工物W的圖像,藉此測定被加工物W所含有的全部的扁平線52的座標值(步驟S93)。接著,控制器103係將所測定的座標值記錄於座標表113(步驟S94)。
接著,控制個人電腦12係經由雷射控制器14對第一振盪器2以及第二振盪器3設定雷射參數(步驟S95)。工件設置台11係使被加工物W移動至混合式振鏡掃描器10的正下方。
The
在本變化例中,設想混合式振鏡掃描器10的可掃描範圍為被加工物W的大小的四分之一左右之情形。因此,雷射加工裝置1係一邊藉由工件設置台11使被加工物W每次旋轉四分之一,一邊進行被加工物W的整體的熔接加工。以下,雷射加工裝置1係對被加工物W的圓周方向的每個四分之一反復從步驟S96至步驟S105為止的處理。再者,雷射加工裝置1係對屬於熔接對象的扁平線52的每一對反復從步驟S97至步驟S103為止的處理。
控制個人電腦12的控制部201係從記憶於圖像處理部9的記憶部104的座標表113取得目前處理中的一對座標值(A銷座標以及B銷座標)(步驟S98)。
In this variation, it is assumed that the scannable range of the
雷射加工裝置1係進行第一步驟(步驟S99)的處理,第一步驟(步驟S99)係用以對一方的扁平線52(A)照射第一雷射光L1以及第二雷射光L2。具體而言,在第一步驟中,從PLC13經由雷射控制器14對第一振盪器2以及第二振盪器3發送雷射照射指令。已經接收到雷射照射指令的第一振盪器2及第二振盪器3係分別照射第一雷射光L1以及第二雷射光L2。大約在同一時間,以將在步驟S98中所取得的A銷座標作為基準,從控制個人電腦12的控制部201對混合式振鏡掃描器10發送控制指令。混合式振鏡掃描器10係因應控制指令來控制掃描位置。The
第一步驟的混合式振鏡掃描器10的掃描軌跡為直線往復照射,第一雷射光L1以及第二雷射光L2係於端面52a的預定位置直線往復照射。較佳為,亦可直線往復照射端面52a中之靠近對接面52b之位置(接近間距之位置)。在第一步驟中,持續雷射照射直至A銷的端面52a整體熔融為止。
接著,雷射加工裝置1係進行第二步驟(步驟S100)的處理,第二步驟(步驟S100)係用以對另一者的扁平線52(B)照射第一雷射光L1以及第二雷射光L2。第二步驟的雷射照射亦與第一步驟同樣地,混合式振鏡掃描器10係以在步驟S98中所取得的B銷座標作為基礎來控制掃描位置。第二步驟中的混合式振鏡掃描器10的掃描軌跡為直線往復照射,第一雷射光L1以及第二雷射光L2係直線往復照射端面52a的預定位置。第二步驟亦與第一步驟同樣地,亦可直線往復照射端面52a中之靠近對接面52b之位置(接近間距之位置)。在第二步驟中,持續雷射照射直至B銷的端面52a的整體熔融為止。
The scanning trajectory of the
此外,第一步驟的雷射照射與第二步驟的雷射照射亦可同時進行。
當A銷的熔融部與B銷的熔融部結合時,控制個人電腦12的控制部201係配合A銷以及B銷的配置狀況來修正記憶於記憶部102的加工圖形資料1100(步驟S101)。控制部201係將經過修正的加工圖形資料發送至混合式振鏡掃描器10。之後,使用修正後的加工圖形資料進行第三步驟(步驟S102)的處理,第三步驟(步驟S102)係用以跨越A銷以及B銷照射第一雷射光L1以及第二雷射光L2。藉由第三步驟,再次對A銷以及B銷賦予熱能,將熔融部均勻化從而形成左右對稱的漂亮的熔融球。第三步驟的處理亦可持續至熔融球成為期望的大小為止。
In addition, the laser irradiation of the first step and the laser irradiation of the second step can also be performed simultaneously.
When the molten portion of pin A is combined with the molten portion of pin B, the
針對成為目前處理對象的被加工物W的四分之一所含有的全部的一對扁平線進行熔接處理。此時,因應各個一對的配置狀況,一邊修正第三步驟的掃描軌跡一邊進行熔接加工。當針對被加工物W的四分之一所含有的全部的一對扁平線結束熔接加工時,控制個人電腦12係經由PLC13對工件設置台11指示將被加工物W旋轉四分之一。已經從PLC13接收到指示的工件設置台11係驅動旋轉機構(θ軸台11θ)並使台旋轉四分之一(步驟S104)。接著,返回至步驟S97,持續處理。
雷射加工裝置9係進行被加工物W的各個四分之一的處理,當結束被加工物W所含有的全部的一對扁平線的熔接處理時,結束被加工物W的熔接加工。
The welding process is performed for all pairs of flat wires contained in one quarter of the workpiece W that is currently being processed. At this time, the welding process is performed while correcting the scanning trajectory of the third step according to the configuration status of each pair. When the welding process is completed for all pairs of flat wires contained in one quarter of the workpiece W, the control
(24)在此,作為變化例,使用圖52以及圖53說明於屬於熔接對象的一對扁平線52產生z軸方向的段差之情形中(沒有xyθ方向的位置偏離之情形中)的熔接處理。
首先,在已經將被加工物W設置於工件設置台11的狀態下開始。使載置有被加工物W的工件設置台11移動,並使被加工物W配置於圖像處理部9的正下方。接著,藉由圖像處理部9的拍攝裝置101進行被加工物W的圖像拍攝(步驟S111)。
圖像處理部9的控制器103係解析在步驟S111中所拍攝的被加工物W的圖像,藉此測定被加工物W所含有的全部的扁平線52的座標值(步驟S112)。接著,控制器103係將所測定的座標值記錄於座標表113(步驟S113)。
(24) Here, as a variation example, FIG. 52 and FIG. 53 are used to explain the welding process in the case where a pair of
接著,控制個人電腦12係將加工圖形資料發送至混合式振鏡掃描器10,並經由雷射控制器14對第一振盪器2以及第二振盪器3設定雷射參數(步驟S114)。工件設置台11係使被加工物W移動至混合式振鏡掃描器10的正下方(步驟S115)。
在本實施形態中,設想混合式振鏡掃描器10的可掃描範圍為被加工物W的大小的四分之一左右的情形。因此,雷射加工裝置1係一邊藉由工件設置台11使被加工物W每次旋轉四分之一,一邊進行被加工物W的整體的熔接加工。以下,針對被加工物W的圓周方向的每個四分之一反復從步驟S116至步驟S126為止的處理。再者,雷射加工裝置1係針對屬於熔接對象的扁平線52的每一對反復從步驟S117至步驟S125為止的處理。
Next, the control
控制個人電腦12的控制部201係從圖像處理部9取得目前處理中的一對段差量Δz以及間距量Δxy(步驟S118)。
控制部201係參照儲存於記憶部202的加工速率表110,取得與在步驟S118中所取得的段差量Δz以及間距量Δxy對應的雷射照射時間。如上所述,加工速率表110係於一個圈選範圍記載有兩個數值,控制部101係取得於上段以及下段所記載的兩個數值。於上段所記載的數值為後述的第一步驟的照射時間,於下段所記載的數值為後述的第二步驟的照射時間(步驟S119)。
The
接著,控制個人電腦12的控制部201係判別目前處理中的一對中的哪一個扁平線較高(步驟S120)。此種判斷處理係藉由從圖像處理部9的控制器103接收用以識別高的扁平線之號碼等的資訊來進行,然而亦可藉由控制部201從儲存於圖像處理部9的座標表113讀取座標值來進行。
接著,雷射加工裝置1係進行第一步驟(步驟S121)的處理,第一步驟(步驟S121)係用以對高的銷照射第一雷射光L1以及第二雷射光L2。具體而言,從控制個人電腦12的控制部201對雷射控制器14發送在步驟S119中所取得的雷射照射時間,並對第一振盪器2以及第二振盪器3設定雷射照射時間。再者,從控制部201對混合式振鏡掃描器10發送控制指令,並從PLC13經由雷射控制器14對第一振盪器2以及第二振盪器3發送雷射照射指令。已經接收到雷射照射指令的第一振盪器2以及第二振盪器3係分別照射第一雷射光L1以及第二雷射光L2。
Next, the
第一步驟中的混合式振鏡掃描器10的掃描軌跡為直線往復照射。當以在步驟S9中所取得的加工速率(照射時間)照射雷射光時,B銷係熔融至A銷的高度的稍微下方為止,並形成有熔融球55b。在此,第一雷射光L1以及第二雷射光L2係直線往復照射端面52a的預定位置,較佳為直線往復照射端面52a中之靠近對接面52b之位置(接近間距之位置)。
接著,雷射加工裝置1係進行第二步驟(步驟S122)的處理,第二步驟(步驟S122)係用以對低的A銷照射雷射光。在第二步驟中,對A銷的熔接面照射第一雷射光L1以及第二雷射光L2。此時的混合式振鏡掃描器10的掃描軌跡係與第一步驟同樣地為直線往復照射。當以在步驟S119中所取得的加工速率(照射時間)照射雷射光時,A銷的端面52a的整體熔融,於A銷形成有熔融球。
The scanning trajectory of the
此外,第二步驟亦與第一步驟同樣地,亦可直線往復照射端面52a中之靠近對接面52b之位置(接近間距之位置)。如此,對靠近內側處照射雷射光,藉此能縮短熔融部結合為止的時間。
接著,在第三步驟的處理之前,將第一雷射光L1以及第二雷射光L2的焦點位置偏位至熔融前的B銷的高度(步驟S123)。兩個熔融球結合後,雷射加工裝置1係進行第三步驟的處理(步驟S124)。在第三步驟中,跨越A銷以及B銷進行橢圓形或者8字形狀的迴旋照射。此時,混合式振鏡掃描器10係使用AB銷中心座標來調整加工圖形資料的位置。
In addition, the second step is similar to the first step, and the position near the butt joint 52b in the
藉由第三步驟,對先前已經雷射照射過的B銷再次賦予熱能,將兩個熔融球均勻化從而形成左右對稱的漂亮的熔融球。第三步驟亦可因應扁平線52的尺寸以及形狀來進行圓形的迴旋照射而非是橢圓形的迴旋照射。
如此,在兩個熔融球結合後進行第三步驟的處理,藉此抑制雷射光從間距洩漏導致對扁平線下部造成損傷。
當結束成為目前處理對象的被加工物W的四分之一所含有的全部的一對扁平線的熔接處理時,控制個人電腦12係經由PLC13對工件設置台11指示將被加工物W旋轉四分之一。已經從PLC13接收到指示的工件設置台11係驅動旋轉機構(θ軸台11θ)使台旋轉四分之一(步驟S126)。接著,返回至步驟S117,持續處理。
In the third step, heat energy is applied again to the B pin that has been previously laser irradiated, and the two molten balls are homogenized to form beautiful molten balls that are symmetrical on both sides. The third step can also be circularly irradiated instead of elliptically irradiated according to the size and shape of the
雷射加工裝置1係進行被加工物W的各個四分之一的處理,當結束被加工物W所含有的全部的一對扁平線的熔接處理時,結束被加工物W的熔接加工。
(25)圖35、圖36以及圖37係顯示於屬於振鏡掃描器個人電腦的控制個人電腦12的顯示部205所顯示的UI畫面的具體例。圖35為顯示主畫面160的一例之圖,主畫面160係顯示各個銷的座標值以及雷射加工條件。圖36為顯示加工圖形資料登錄畫面170的一例之圖。圖37為顯示加工位置確認畫面180的一例之圖,加工位置確認畫面180係顯示經已經登錄的加工圖形資料予以修正並配置的情形。
The
(26)在此,參照圖式說明用以進行複數個測定對象物的測定之系統。測定對象物的種類並無特別限定,能使用任意的對象物。在此,設想同一個形狀的對象物。此外,所謂「測定」係指測定:有無對象物、對象物的數量、對象物的面積、對象物的長度與周圍長度、對象物的位置、對象物的缺陷與形狀的特徵等。在此,作為一例,說明對測定對象物的數量進行測定之情形。
圖54的測定系統1000係包含:托盤1003,係載置有複數個測定對象物1002;照明裝置1004,係對複數個測定對象物1002照射照明光;拍攝裝置1005,係拍攝被照明裝置1004照射的狀態下的測定對象物;測定裝置1006,係使用藉由拍攝裝置1005所拍攝的圖像資料,進行針對測定對象物1002的測定;以及監控器(monitor)1009,係輸出測定結果。亦可使用拍攝裝置1005以及測定裝置1006成為一體構造的圖像處理裝置,亦可使用照明裝置1004、拍攝裝置1005以及測定裝置1006成為一體構造的圖像處理裝置。
(26) Here, a system for measuring a plurality of measurement objects is described with reference to the drawings. The type of measurement object is not particularly limited, and any object can be used. Here, objects of the same shape are assumed. In addition, the so-called "measurement" refers to the measurement of: the presence or absence of an object, the number of objects, the area of an object, the length and circumference of an object, the position of an object, defects of an object, and the characteristics of its shape. Here, as an example, the situation of measuring the number of measurement objects is described.
The
如圖54所示,測定裝置1006係包含記憶體1007以及處理器1008。於記憶體1007記憶有測定程式,處理器1008係執行測定程式,藉此測定裝置1006係進行測定對象物的測定處理。
在此,作為一個具體例,如圖54所示,說明測定載置於托盤1003的複數個測定對象物1002之情形。圖55係從圖面上方(鉛直方向)觀看托盤1003之圖。
在測定裝置1006所為的測定處理之前,首先,拍攝裝置1005係拍攝被照明裝置1004照明的托盤1003上的測定對象物1002。測定裝置1006係取得所拍攝的圖像資料,並基於圖像資料進行圖56所示的測定處理。
As shown in FIG54, the
首先,測定裝置1006係對圖像資料進行第一二進制大型物件解析處理(步驟S201)。所謂二進制大型物件解析為圖像解析的一種,用以對成為對象的圖像資料所含有的每個像素進行二值化處理,並使用二值化處理後的圖像資料進行各種解析、測定。
圖57為顯示二值化處理後的圖像資料100a之圖。此外,雖然二值化處理後的圖像資料是以白色與黑色這兩個色階來表現,然而為了方便說明,在圖57等中以影線圖案來標示黑色。在圖55中的十六個測定對象物1002的二值化處理的結果係在圖57中以二進制大型物件B1至二進制大型物件B12這十二個二進制大型物件來表現。原因在於:密接的測定對象物1002係藉由二值化處理作為一個二進制大型物件來表現。在此種狀態下,即使進行數量以及面積等各種測定,亦不會獲得正確的測定結果。
First, the
因此,測定裝置1006係針對圖像資料100a所含有的每個二進制大型物件算出二進制大型物件的面積(步驟S203),並將所算出的面積與預先設定的臨限值進行比較。藉此,判斷測定對象物彼此是否已經結合。使用於比較的臨限值係只要因應測定對象物1002的面積來設定即可。在二進制大型物件的面積為臨限值以下之情形中(在步驟S204中為否),跳過(skip)步驟S205的處理移行至步驟S206。在二進制大型物件的面積比臨限值還大之情形中(在步驟S204中為是),將遮罩區域配置於成為對象的二進制大型物件,並分割二進制大型物件(步驟S205)。例如,在分割圖58中的(a)所示的二進制大型物件B1(中心位置為P1)之情形中,如圖58中的(b)所示將包含中心位置P1(x,y)且與y軸平行的細長形狀的遮罩區域配置於圖像資料上。遮罩區域為圖像處理上不進行辨識之區域,且線寬只要為一像素至二像素左右即可。Therefore, the
由於測定裝置1006係以進行測定對象物1002的數量測定作為前提,因此作為一例係包含中心位置P1且作成與y軸平行的區域,然而遮罩區域的設定方法並未限定於此。能因應要測定何物而適當地變更。
接著,測定裝置1006係進行第二二進制大型物件解析處理(步驟S207),獲得圖59所示的圖像資料100b。在圖像資料100b中,二進制大型物件B1係被分割成二進制大型物件B13以及二進制大型物件B14,二進制大型物件B10係被分割成二進制大型物件B15以及二進制大型物件B16,二進制大型物件B11係被分割成二進制大型物件B17以及二進制大型物件B18。測定裝置1006係計測圖像資料100b的二進制大型物件的數量(步驟S208)。在第一二進制大型物件解析處理中,二進制大型物件的數量計測出十二個;在第二二進制大型物件解析處理中,二進制大型物件的數量計測出十六個。測定裝置1006係將計測出的二進制大型物件的數量作為測定對象物1002的數量輸出至監控器1009。
Since the
如此,測定系統1000的測定裝置1006係進行兩次二進制大型物件解析處理,藉此能夠正確地進行測定對象物1002的測定。
(27)亦能夠適當地組合上述實施形態一、實施形態二以及上述各個變化例。
(28)此外,在上述實施形態中,各個構成要素亦可藉由執行適合各個構成要素的軟體程式來實現。各個構成要素亦可藉由CPU或者處理器等之程式執行部讀出並執行記錄於硬碟或者半導體記憶體等之記錄媒體的軟體程式來實現。
Thus, the
此外,各個構成要素亦可藉由硬體來實現。例如,各個構成要素亦可為電路(或者積體電路)。這些電路係可整體構成一個電路,亦可分別為獨立的電路。此外,這些電路係可分別為泛用的電路,亦可分別為專用的電路。 此外,本發明整體的態樣或者具體的態樣亦可藉由系統、裝置、方法、積體電路、電腦程式或者電腦可讀取的CD-ROM(Compact Disc Read Only Memory;唯讀光碟)等之記錄媒體來實現。此外,亦可以系統、裝置、方法、積體電路、電腦程式以及記錄媒體的任意的組合來實現。此外,本發明亦可作為記錄有此種程式的電腦可讀取之非暫時性的記錄媒體來實現。 In addition, each component can also be implemented by hardware. For example, each component can also be a circuit (or integrated circuit). These circuits can be formed as a whole circuit, or they can be independent circuits. In addition, these circuits can be general-purpose circuits or dedicated circuits. In addition, the overall aspect or specific aspect of the present invention can also be implemented by a system, device, method, integrated circuit, computer program, or computer-readable CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory). In addition, it can also be implemented by any combination of systems, devices, methods, integrated circuits, computer programs, and recording media. In addition, the present invention can also be implemented as a non-temporary recording medium that is readable by a computer and records such a program.
此外,只要未脫離本發明的精神範圍,則將所屬技術領域中具有通常知識者所能思及的各種變化例施加至本實施形態之態樣以及組合不同的實施形態中的構成要素所構成之態樣亦包含於本發明的一個或者複數個態樣的範圍內。 [附錄] 上述實施形態以及變化例的一部分或者全部係能以下述方式來詮釋。 In addition, as long as they do not deviate from the spirit and scope of the present invention, various variations that can be thought of by a person of ordinary knowledge in the relevant technical field are applied to the aspects of this embodiment and the aspects formed by combining the constituent elements in different embodiments are also included in the scope of one or more aspects of the present invention. [Appendix] Part or all of the above embodiments and variations can be interpreted in the following manner.
(附錄1) 一種熔接方法,係用以將第一構件以及第二構件的端部對接後的端面與雷射加工裝置對向地配置,並藉由雷射光熔接前述端面;前述熔接方法係包含:第一步驟,係對前述第一構件照射前述雷射光,從而形成第一熔融部;第二步驟,係對前述第二構件照射前述雷射光,從而形成第二熔融部;以及第三步驟,係當前述第一熔融部以及前述第二熔融部結合時,對已經結合的前述第一熔融部以及前述第二熔融部照射前述雷射光,從而形成一個熔融部;前述雷射光係由波長彼此不同的第一雷射光以及第二雷射光所構成。 (Appendix 1) A welding method is used to arrange the end faces of the first component and the second component after the ends are butted against each other to face the laser processing device, and weld the end faces by laser light; the welding method comprises: a first step of irradiating the first component with the laser light to form a first molten portion; a second step of irradiating the second component with the laser light to form a second molten portion; and a third step of irradiating the first molten portion and the second molten portion that have been combined with each other with the laser light to form a single molten portion when the first molten portion and the second molten portion are combined; the laser light is composed of a first laser light and a second laser light having different wavelengths.
(附錄2)
如附錄1所記載之熔接方法,其中前述第二雷射光的聚光直徑係比前述第一雷射光的聚光直徑還小;前述第一步驟係略直線狀地往復照射前述第一構件的預定位置,從而形成前述第一熔融部;前述第二步驟係略直線狀地往復照射前述第二構件的預定位置,從而形成前述第二熔融部;前述第三步驟係當前述第一熔融部以及前述第二熔融部結合時,跨越前述第一構件以及前述第二構件照射前述雷射光。
(Appendix 2)
The welding method as described in
(附錄3)
如附錄2所記載之熔接方法,其中在前述第一步驟以及前述第二步驟中,前述預定位置為前述第一構件以及前述第二構件中之靠近對接面之位置。
(附錄4)
如附錄1所記載之熔接方法,其中前述第三步驟係跨越前述第一構件以及前述第二構件,以橢圓形、圓形、多邊形、直線或者八字形狀的任一種形狀掃描前述雷射光。
(Appendix 3)
The welding method as described in
(附錄5)
如附錄1所記載之熔接方法,其中前述第三步驟係對已經結合的前述第一熔融部以及前述第二熔融部之間的略中心定點照射前述雷射光。
(附錄6)
如附錄1所記載之熔接方法,其中前述第一雷射光的波長為300nm至600nm。
(附錄7)
如附錄6所記載之熔接方法,其中前述第一雷射光的聚光面積為前述端面的總面積的1%至30%。
(Appendix 5)
The welding method as described in
(附錄8)
如附錄6所記載之熔接方法,其中前述第一雷射光及前述第二雷射光的輸出功率為500W至3kW。
(附錄9)
如附錄6所記載之熔接方法,其中在前述第三步驟中所照射的雷射的能量密度係比在前述第一步驟以及前述第二步驟中所照射的雷射的能量密度還低。
(Appendix 8)
The welding method as described in
(附錄10)
如附錄1所記載之熔接方法,其中於前述第一構件以及前述第二構件之間存在間隙;前述第一步驟的照射時間為前述第一熔融部的一部分進入至前述間隙為止之時間;前述第二步驟的照射時間為前述第二熔融部的一部分進入至前述間隙為止之時間;前述第三步驟的照射時間為直至已經結合的前述第一熔融部以及前述第二熔融部均勻化為止之時間。
(Appendix 10)
The welding method as described in
(附錄11)
如附錄1所記載之熔接方法,其中前述第二雷射光的波長為780nm至1100nm。
(附錄12)
如附錄11所記載之熔接方法,其中前述第二雷射光的聚光直徑為前述第一雷射光的聚光直徑的十分之一以下。
(附錄13)
如附錄11所記載之熔接方法,其中前述第二雷射光的聚光直徑為10μm至100μm。
(Appendix 11)
The welding method as described in
(附錄14)
如附錄1所記載之熔接方法,其中前述第一構件以及前述第二構件為用以構成定子用的線圈之剖面矩形的扁平導體;將與前述雷射加工裝置對向地配置的兩個扁平導體的端部對接並藉由前述雷射光以及前述第二雷射光進行熔接,藉此於前述端面形成熔融球。
(附錄15)
如附錄1所記載之熔接方法,其中與前述第一雷射光以及前述第二雷射光的照射同時,或者從前述第一雷射光以及前述第二雷射光的照射之前至照射結束為止或者是更長的時間,以流量5L/min至100L/min且以相對於前述端面的傾斜角度為0°至90°對前述端面噴吹氮。
(Appendix 14)
A welding method as described in
(附錄16) 一種雷射加工裝置,係用以熔接已經將第一構件以及第二構件的端部對接之端面,並具備:第一振盪器,係振盪第一雷射光;第二振盪器,係振盪波長與前述第一雷射光不同的第二雷射光;一個以上的振鏡掃描器部,係使前述第一雷射光以及前述第二雷射光位移至任意的方向並進行照射;以及控制部,係控制前述第一振盪器、前述第二振盪器以及前述振鏡掃描器部;前述雷射加工裝置係對前述第一構件照射前述第一雷射光以及前述第二雷射光從而形成第一熔融部,對前述第二構件照射前述第一雷射光以及前述第二雷射光從而形成第二熔融部,當前述第一熔融部以及前述第二熔融部結合時,對已經結合的前述第一熔融部以及前述第二熔融部照射前述第一雷射光以及前述第二雷射光從而形成一個熔融部。 (Appendix 16) A laser processing device is used to weld the end faces of the first component and the second component that have been butted together, and comprises: a first oscillator that oscillates a first laser light; a second oscillator that oscillates a second laser light having a wavelength different from that of the first laser light; one or more galvanometer scanner units that displace the first laser light and the second laser light to any direction and irradiate; and a control unit that controls the first oscillator, the second oscillator, and the oscillator. Mirror scanner unit; the laser processing device irradiates the first component with the first laser light and the second laser light to form a first melting part, irradiates the second component with the first laser light and the second laser light to form a second melting part, and when the first melting part and the second melting part are combined, the first melting part and the second melting part that have been combined are irradiated with the first laser light and the second laser light to form a melting part.
(附錄17)
如附錄16所記載之雷射加工裝置,其中前述雷射加工裝置係對前述第一構件的預定位置略直線狀地往復照射前述第一雷射光以及前述第二雷射光從而形成前述第一熔融部,對前述第二構件的預定位置略直線狀地往復照射前述第一雷射光以及前述第二雷射光從而形成前述第二熔融部,當前述第一熔融部以及前述第二熔融部結合時,跨越前述第一構件以及前述第二構件照射前述第一雷射光以及前述第二雷射光。
(附錄18)
如附錄17所記載之雷射加工裝置,其中前述雷射加工裝置係進一步地具備:合成器部,係將前述第一雷射光以及前述第二雷射光重疊至同一個光軸上;前述振鏡掃描器部係將光軸一致的前述第一雷射光以及前述第二雷射光照射至前述第一構件以及前述第二構件。
(Appendix 17)
The laser processing device as described in
(附錄19)
如附錄17所記載之雷射加工裝置,其中前述雷射加工裝置係進一步地具備:輸入部,係受理來自使用者的輸入;前述輸入部係受理用以控制前述第一振盪器、前述第二振盪器以及前述振鏡掃描器部之各種參數,並將所受理的前述參數朝前述控制部輸出;前述控制部係基於經由前述輸入部所取得的前述參數來控制前述第一振盪器、前述第二振盪器及前述振鏡掃描器部。
(Appendix 19)
The laser processing device as described in
(附錄20)
如附錄1所記載之熔接方法,其中在前述第一構件與前述第二構件之間存在間隙之情形中,前述第一構件以及前述第二構件各者的端面被前述雷射光熔融所形成的熔融部進入至前述間隙,藉此在兩個前述熔融部已經結合的狀態下,以通過已經結合的熔融部的中心附近之預定的掃描軌跡來照射前述雷射光。
(附錄21)
如附錄20所記載之熔接方法,其中前述熔接方法係包含下述步驟:使用圖像處理部來取得前述第一構件以及前述第二構件的位置資訊;基於所取得的前述位置資訊來控制前述雷射光的掃描。
(Appendix 20)
A welding method as described in
(附錄22)
如附錄1所記載之熔接方法,其中於前述第一構件以及前述第二構件的端面存在因為高度方向的位置偏離所導致的段差;前述第一步驟係對前述第一構件以及前述第二構件中之高的一者的端面照射雷射光從而使前述端面熔融;前述第二步驟係對前述第一構件以及前述第二構件中之低的一者的端面照射雷射光從而使前述端面熔融;前述第一步驟的熔融量係比前述第二步驟的熔融量還多。
(Appendix 22)
The welding method as described in
(附錄23)
如附錄22所記載之熔接方法,其中前述熔接方法係進一步地包含下述步驟:使用圖像處理部來檢測前述第一構件以及前述第二構件的高度。
(附錄24)
如附錄23所記載之熔接方法,其中前述熔接方法係進一步地包含下述步驟:使用前述圖像處理部來取得前述第一構件以及前述第二構件的段差量;在前述第一步驟中,對基準的照射能量加上與段差量對應的追加的照射能量來照射雷射光;在前述第二步驟中,以基準的照射能量來照射雷射光。
(Appendix 23)
The welding method as described in
(附錄25) 一種熔接方法,係用以將兩個扁平線的前端對接並對端面照射雷射光,藉此熔接兩個前述扁平線;於兩個前述端面存在有因為兩個前述扁平線的高度方向的位置偏離所導致的段差;前述熔接方法係包含:第一步驟,係對高的扁平線的端面照射雷射光從而使端面熔融;以及第二步驟,係對低的扁平線的端面照射雷射光從而使端面熔融;前述第一步驟的熔融量係比前述第二步驟的熔融量還多。 (Appendix 25) A welding method is used to weld the two flat wires by butting the front ends of the two flat wires and irradiating the end faces with laser light; there is a step difference between the two end faces due to the positional deviation of the two flat wires in the height direction; the welding method comprises: a first step of irradiating the end face of the higher flat wire with laser light to melt the end face; and a second step of irradiating the end face of the lower flat wire with laser light to melt the end face; the amount of melting in the first step is greater than the amount of melting in the second step.
(附錄26)
如附錄25所記載之熔接方法,其中前述熔接方法係進一步地包含下述步驟:使用圖像處理部來檢測兩個前述扁平線的高度。
(附錄27)
如附錄26所記載之熔接方法,其中前述熔接方法係進一步地包含下述步驟:使用前述圖像處理部來取得兩個前述扁平線的段差量;在前述第一步驟中,對基準的照射能量加上與段差量對應的追加的照射能量來照射雷射光;在前述第二步驟中,以基準的照射能量來照射雷射光。
(Appendix 26)
The welding method as described in Appendix 25, wherein the aforementioned welding method further includes the following steps: using the image processing unit to detect the height of the two aforementioned flat wires.
(Appendix 27)
The welding method as described in
(附錄28)
如附錄27所記載之熔接方法,其中前述基準的照射能量係藉由前述雷射加工裝置的功率、雷射波長、前述扁平線的尺寸、扁平線的材料的至少一者來決定。
(附錄29)
如附錄27所記載之熔接方法,其中前述基準的照射能量為前述扁平線的端面的整體熔融所需的能量。
(Appendix 28)
The welding method as described in
(附錄30)
如附錄27所記載之熔接方法,其中追加的前述照射能量係前述段差量愈大則愈大。
(附錄31)
如附錄27所記載之熔接方法,其中於兩個前述扁平線之間存在有因為位置偏離所導致的空隙;前述熔接方法係進一步地包含下述步驟:使用前述圖像處理部來取得間距量,前述間距量係顯示兩個前述扁平線之間的空隙的大小;在前述第一步驟中,對基準的照射能量加上與段差量以及間距量對應的追加的照射能量來照射雷射光;在前述第二步驟中,對基準的照射能量加上與間距量對應的追加的照射能量來照射雷射光。
(Appendix 30)
The welding method as described in
(附錄32)
如附錄31所記載之熔接方法,其中追加的前述照射能量係兩個前述扁平線之間的間距量愈大則愈大。
(附錄33)
如附錄30或附錄32所記載之熔接方法,其中前述雷射加工裝置係記憶有表,前述表係記載有與段差量以及間距量相應的追加的能量;前述熔接方法係參照前述表來決定追加的前述能量。
(Appendix 32)
The welding method described in
(附錄34)
如附錄25所記載之熔接方法,其中前述熔接方法係進一步地包含:第三步驟,係在前述第二步驟之後,跨越兩個前述扁平線照射雷射光,並攪拌熔融部。
(附錄35)
如附錄34所記載之熔接方法,其中在前述第三步驟中,以前述雷射光不會洩漏至熔融部的下方之方式照射至熔融部之雷射光的能量係比前述第一步驟以及前述第二步驟中被照射的雷射光的能量還小。
(Appendix 34)
The welding method as described in Appendix 25, wherein the aforementioned welding method further comprises: a third step, after the aforementioned second step, irradiating the laser light across the two aforementioned flat wires and stirring the molten portion.
(Appendix 35)
The welding method as described in
(附錄36)
如附錄35所記載之熔接方法,其中在前述第三步驟中,將前述雷射光的焦點位置錯開至前述熔融部的上方。
(附錄37)
如附錄25所記載之熔接方法,其中在前述第一步驟以及前述第二步驟中,前述雷射光係往復照射各個扁平線的端面中之靠近對接面之預定位置。
(Appendix 36)
The welding method as described in
(附錄38) 一種雷射加工裝置,係用以將高度不同的兩個扁平線的前端對接並對端面照射雷射光,藉此進行前端對接熔接;前述雷射加工裝置係具備:圖像處理部,係檢測兩個前述扁平線的高度;第一振盪器,係振盪第一雷射光;第二振盪器,係振盪波長與前述第一雷射光不同的第二雷射光;一個以上的振鏡掃描器部,係使前述第一雷射光以及前述第二雷射光位移至任意的方向並進行照射;以及控制部,係控制前述第一振盪器、前述第二振盪器以及前述振鏡掃描器部;前述雷射加工裝置係對高的扁平線的端面照射前述第一雷射光以及前述第二雷射光從而使端面熔融後,再對低的扁平線的端面照射前述第一雷射光以及前述第二雷射光從而使端面熔融;高的前述扁平線的熔融量係比低的前述扁平線的熔融量還多。 (Appendix 38) A laser processing device is used to butt the front ends of two flat wires of different heights and irradiate the end faces with laser light to perform butt welding of the front ends; the laser processing device comprises: an image processing unit for detecting the height of the two flat wires; a first oscillator for oscillating a first laser light; a second oscillator for oscillating a second laser light having a wavelength different from that of the first laser light; and one or more oscillating mirror scanner units for displacing the first laser light and the second laser light. to any direction and irradiate; and a control unit controls the first oscillator, the second oscillator and the galvanometer scanner unit; the laser processing device irradiates the end face of the high flat wire with the first laser light and the second laser light to melt the end face, and then irradiates the end face of the low flat wire with the first laser light and the second laser light to melt the end face; the melting amount of the high flat wire is greater than the melting amount of the low flat wire.
(附錄39)
一種熔接方法,係用以將兩個扁平線的前端對接並使端面與雷射加工裝置對向,並對前述端面照射雷射光,藉此熔接兩個前述扁平線;在前述熔接方法中,在兩個前述扁平線之間存在間隙之情形中,兩個前述扁平線各者的端面被前述雷射光熔融所形成的熔融部係進入至前述間隙,藉此在兩個前述熔融部已經結合的狀態下,以通過已經結合的熔融部的中心附近之預定的掃描軌跡來照射前述雷射光。
(附錄40)
如附錄39所記載之熔接方法,其中前述熔接方法係包含下述步驟:使用圖像處理部來取得兩個前述扁平線的位置資訊;前述熔接方法係基於所取得的前述位置資訊來控制前述雷射光的掃描。
(Appendix 39)
A welding method is used to butt the front ends of two flat wires and make the end faces face the laser processing device, and irradiate the end faces with laser light, thereby welding the two flat wires; in the above welding method, when there is a gap between the two flat wires, the molten part formed by the end faces of each of the two flat wires being melted by the above laser light enters the above gap, so that the above laser light is irradiated with a predetermined scanning trajectory passing through the center of the already combined molten parts in a state where the two above molten parts have been combined.
(Appendix 40)
The welding method as described in
(附錄41)
如附錄40所記載之熔接方法,其中前述熔接方法係使用所取得的前述位置資訊來計測兩個前述扁平線的中間點;以跨越兩個前述扁平線且通過前述中間點之前述掃描軌跡來照射前述雷射光。
(附錄42)
如附錄40所記載之熔接方法,其中前述熔接方法係使用所取得的前述位置資訊,針對兩個前述扁平線各者計測端面的中心點;以跨越兩個前述扁平線且通過兩個前述扁平線的各個端面的中心點之前述掃描軌跡來照射前述雷射光。
(Appendix 41)
The welding method as described in
(附錄43)
如附錄40所記載之熔接方法,其中前述熔接方法係以跨越兩個前述扁平線之略8字形狀的前述掃描軌跡來照射前述雷射光。
(附錄44)
如附錄41至附錄43中任一附錄所記載之熔接方法,其中前述雷射加工裝置係保持加工圖形資料,前述加工圖形資料係顯示前述預定的掃描軌跡;前述熔接方法係進一步地包含下述步驟:使用所取得的前述位置資訊配合前述間隙的狀態來修正前述加工圖形資料。
(Appendix 43)
A welding method as described in
(附錄45)
如附錄39所記載之熔接方法,其中在將載置有前述扁平線的台上的任意的點作為原點之xy正交座標系統中,在下述情形中產生前述間隙:於兩個前述扁平線相對性地於x軸方向偏離之情形;於兩個前述扁平線於y軸方向偏離之情形;於兩個前述扁平線於x軸方向以及y軸方向皆偏離之情形;或者於兩個前述扁平線於xy平面內相對性地旋轉之情形。
(Appendix 45)
The welding method as described in
(附錄46)
如附錄45所記載之熔接方法,其中前述熔接方法係進一步地包含下述步驟:基於所取得的前述位置資訊來檢測兩個前述扁平線的相對性的偏離量;將所檢測到的偏離量與預先設定的臨限值進行比較;以及當所檢測到的偏離量超過前述臨限值時,判斷成不可熔接。
(Appendix 46)
The welding method as described in
(附錄47)
如附錄39所記載之熔接方法,其中將前述雷射光的焦點位置錯開至前述熔融部的上方。
(附錄48)
如附錄39所記載之熔接方法,其中藉由前述雷射光攪拌已經結合的前述熔融部,並形成期望的大小或者期望的形狀的熔融球。
(Appendix 47)
The welding method as described in
(附錄49) 一種熔接方法,係用以將兩個扁平線的前端對接並使端面與雷射加工裝置對向,並對前述端面照射雷射光,藉此熔接兩個前述扁平線;在前述熔接方法中,在兩個前述扁平線之間存在位置偏離,在兩個前述扁平線各者的端面被前述雷射光熔融所形成的熔融部已經結合的狀態下,以通過已經結合的熔融部的中心附近之預定的掃描軌跡來照射前述雷射光。 (Appendix 49) A welding method is used to weld the two flat wires by butting the front ends of the two flat wires together and making the end faces face the laser processing device, and irradiating the end faces with laser light, thereby welding the two flat wires; in the welding method, there is a positional deviation between the two flat wires, and when the end faces of the two flat wires are melted by the laser light and the molten parts formed are already joined, the laser light is irradiated with a predetermined scanning track passing through the vicinity of the center of the already joined molten parts.
(附錄50) 一種雷射加工裝置,係用以將兩個扁平線的前端對接並對端面照射雷射光,藉此進行前端對接熔接;前述雷射加工裝置係具備:圖像處理部,係檢測兩個前述扁平線的位置資訊;第一振盪器,係振盪第一雷射光;第二振盪器,係振盪波長與前述第一雷射光不同的第二雷射光;一個以上的振鏡掃描器部,係使前述第一雷射光以及前述第二雷射光位移至任意的方向並進行照射;以及控制部,係控制前述第一振盪器、前述第二振盪器以及前述振鏡掃描器部;前述雷射加工裝置係在兩個前述扁平線之間存在有間隙之情形中,兩個前述扁平線各者的端面被前述雷射光熔融所形成的熔融部進入至前述間隙,藉此在兩個前述熔融部已經結合的狀態下,以通過已經結合的熔融部的中心附近之預定的掃描軌跡來照射前述雷射光。 (Appendix 50) A laser processing device is used to butt the front ends of two flat wires and irradiate the end faces with laser light to perform butt welding of the front ends; the laser processing device comprises: an image processing unit for detecting position information of the two flat wires; a first oscillator for oscillating a first laser light; a second oscillator for oscillating a second laser light having a wavelength different from that of the first laser light; and one or more oscillating mirror scanner units for displacing the first laser light and the second laser light to any direction. and irradiating toward the two flat wires; and a control unit controls the first oscillator, the second oscillator and the galvanometer scanner unit; the laser processing device is to irradiate the two flat wires with a predetermined scanning track passing through the vicinity of the center of the two fused parts when a gap exists between the two flat wires and the molten part formed by the end surface of each of the two flat wires melted by the laser light enters the gap, and the two fused parts are already combined.
(附錄51) 一種定子的製造方法,係用以製造使用於馬達之定子;前述定子係包含:筒狀的定子芯,係具有排列於圓周方向的複數個溝槽;以及複數個扁平導體,係被插入至前述溝槽並彼此接合,從而形成分段線圈;前述定子的製造方法係使對應的兩個扁平導體的端面對接並與雷射加工裝置對向,並因應對應的前述兩個扁平導體的周邊狀況從複數個熔接圖案選擇一個熔接圖案,且以所選擇的前述熔接圖案對前述端面照射雷射光,從而熔接前述端面。 (Appendix 51) A method for manufacturing a stator is used to manufacture a stator for use in a motor; the stator comprises: a cylindrical stator core having a plurality of grooves arranged in a circumferential direction; and a plurality of flat conductors inserted into the grooves and joined to each other to form a segmented coil; the method for manufacturing the stator comprises making the end faces of two corresponding flat conductors butt against each other and facing a laser processing device, selecting a welding pattern from a plurality of welding patterns according to the peripheral conditions of the corresponding two flat conductors, and irradiating the end faces with laser light with the selected welding pattern, thereby welding the end faces.
(附錄52)
如附錄51所記載之定子的製造方法,其中因應於屬於熔接對象的兩個前述扁平導體的附近是否存在有其他構件來選擇熔接圖案。
(附錄53)
如附錄52所記載之定子的製造方法,其中前述熔接圖案為描繪圖案,用以顯示前述端面中的前述雷射光的照射軌跡;在屬於熔接對象的兩個前述扁平導體的附近未存在有其他構件之情形中,以第一描繪圖案來照射前述雷射光;在屬於熔接對象的兩個前述扁平導體的附近存在有其他構件之情形中,以與前述第一描繪圖案不同的第二描繪圖案來照射前述雷射光。
(Appendix 52)
A method for manufacturing a stator as described in
(附錄54)
如附錄53所記載之定子的製造方法,其中以前述第一描繪圖案照射前述雷射光來進行熔接之情形中的加工時間係比以前述第二描繪圖案照射前述雷射光來進行熔接之情形中的加工時間還短。
(附錄55)
如附錄54所記載之定子的製造方法,其中前述其他構件從前述定子芯的軸方向端面起的突出量係比前述扁平導體還大;前述第一描繪圖案為用以加速前述扁平導體的熔融之照射軌跡;前述第二描繪圖案為用以抑制於前述扁平導體的端面產生的熔融球反射前述雷射光從而導致前述雷射光的反射光照射至前述構件之照射軌跡。
(Appendix 54)
A method for manufacturing a stator as described in
(附錄56)
如附錄55所記載之定子的製造方法,其中前述定子的製造方法係當前述雷射光通過熔接面上時,將前述反射光照射至前述構件之區域制定成禁止照射區域;前述第二描繪圖案為用以通過前述熔接面上將前述禁止照射區域排除的區域之照射軌跡。
(Appendix 56)
A method for manufacturing a stator as described in
(附錄57)
如附錄56所記載之定子的製造方法,其中前述定子的製造方法係使用屬於熔接對象的兩個前述扁平導體與位於兩個前述扁平導體的附近的前述構件之間的距離、前述構件的大小、前述熔融球的大小、前述熔融球的曲面形狀以及前述熔接面的面積中的至少一者來制定前述禁止照射區域。
(附錄58)
如附錄57所記載之定子的製造方法,其中前述其他構件為使用於與外部之間的通電之導線。
(Appendix 57)
The manufacturing method of the stator as described in
(附錄59)
如附錄52所記載之定子的製造方法,其中前述雷射光為混合式雷射光,前述混合式雷射光係將波長彼此不同的第一雷射光與第二雷射光重疊至同一個光軸上而成。
(附錄60)
如附錄59所記載之定子的製造方法,其中前述第一雷射光的波長為300nm至600nm;前述第二雷射光的波長為780nm至1100nm。
(Appendix 59)
The manufacturing method of the stator as described in
(附錄61)
如附錄60所記載之定子的製造方法,其中前述第二描繪圖案係跨越屬於熔接對象的兩個前述扁平導體以8字形狀的軌跡照射前述雷射光。
(附錄62)
如附錄60所記載之定子的製造方法,其中前述第二描繪圖案係跨越屬於熔接對象的兩個前述扁平導體朝傾斜方向照射前述雷射光。
(Appendix 61)
A method for manufacturing a stator as described in
(附錄63) 如附錄61或附錄62所記載之定子的製造方法,其中前述第一描繪圖案係跨越屬於熔接對象的兩個前述扁平導體以預定的迴旋直徑迴旋照射前述雷射。 (附錄64) 如附錄63所記載之定子的製造方法,其中前述定子的製造方法係一邊參照用以顯示屬於熔接對象的複數個扁平導體與其他構件之間的排列狀態之資訊,一邊選擇前述第一描繪圖案或者前述第二描繪圖案。 (Appendix 63) The manufacturing method of a stator as described in Appendix 61 or Appendix 62, wherein the first depiction pattern is to irradiate the laser with a predetermined rotation diameter across the two flat conductors to be welded. (Appendix 64) The manufacturing method of a stator as described in Appendix 63, wherein the manufacturing method of the stator is to select the first depiction pattern or the second depiction pattern while referring to information for indicating the arrangement state between the plurality of flat conductors to be welded and other components.
(附錄65)
如附錄64所記載之定子的製造方法,其中前述定子的製造方法係藉由圖像處理來解析前述定子,並生成用以顯示屬於熔接對象的複數個前述扁平導體與前述其他構件之間的排列狀態之前述資訊。
(附錄66)
一種雷射加工裝置,係用以製造使用於馬達的定子;前述定子係包含:筒狀的定子芯,係具有排列於圓周方向的複數個溝槽;以及複數個扁平導體,係被插入至前述溝槽並彼此接合,從而形成分段線圈;前述雷射加工裝置係具備:第一振盪器,係振盪第一雷射光;第二振盪器,係振盪波長與前述第一雷射光不同的第二雷射光;合成器部,係將前述第一雷射光以及前述第二雷射光重疊至同一個光軸上;振鏡掃描器部,係使光軸一致的前述第一雷射光以及前述第二雷射光位移至任意的方向並進行照射;台,係載置前述定子,使對應的兩個扁平導體的端面對接並與前述振鏡掃描器部對向;以及控制部,係控制前述第一振盪器、前述第二振盪器以及前述振鏡掃描器部,以因應對應的兩個前述扁平導體的周邊狀況從複數個熔接圖案選擇一個熔接圖案,並以所選擇的前述熔接圖案對前述端面照射雷射光從而熔接前述端面。
(Appendix 65)
A method for manufacturing a stator as described in
(附錄67) 如附錄66所記載之雷射加工裝置,其中前述雷射加工裝置係進一步地具備:輸入部,係輸入用以顯示前述定子中的複數個前述扁平導體以及其他構件的排列狀況之資訊;以及記憶部,係記憶所輸入的前述資訊;前述控制部係參照記憶於前述記憶部的前述資訊,從複數個前述熔接圖案選擇一個前述熔接圖案。 (附錄68) 如附錄66所記載之雷射加工裝置,其中前述雷射加工裝置係進一步地具備:圖像處理部,係解析前述定子中的複數個前述扁平導體以及其他構件的排列狀況;以及記憶部,係記憶前述圖像處理部所為的解析結果;前述控制部係參照記憶於前述記憶部的前述解析結果,從複數個前述熔接圖案選擇一個前述熔接圖案。 (Appendix 67) The laser processing device as described in Appendix 66, wherein the aforementioned laser processing device is further equipped with: an input unit for inputting information for displaying the arrangement status of the plurality of aforementioned flat conductors and other components in the aforementioned stator; and a memory unit for storing the inputted aforementioned information; and the aforementioned control unit for selecting one aforementioned welding pattern from the plurality of aforementioned welding patterns with reference to the aforementioned information stored in the aforementioned memory unit. (Appendix 68) The laser processing device as described in Appendix 66, wherein the aforementioned laser processing device is further equipped with: an image processing unit for analyzing the arrangement of the plurality of aforementioned flat conductors and other components in the aforementioned stator; and a memory unit for storing the analysis results of the aforementioned image processing unit; the aforementioned control unit selects one aforementioned welding pattern from the plurality of aforementioned welding patterns with reference to the aforementioned analysis results stored in the aforementioned memory unit.
(附錄69) 一種雷射處理裝置,係具備:合成器部,係將波長彼此不同的複數個雷射光重疊至同一個光軸上;焦點偏移器部,係調節藉由前述合成器部所重疊的雷射光的焦點距離;以及振鏡掃描器部,係位於前述焦點偏移器部的下游,用以使朝向被處理物之雷射光的光軸的朝向位移;前述雷射處理裝置係使前述焦點偏移器部所為的焦點距離的調節與前述振鏡掃描器部所為的光軸的朝向的位移同步。 (Appendix 69) A laser processing device comprises: a synthesizer section for superimposing a plurality of laser lights of different wavelengths on the same optical axis; a focus shifter section for adjusting the focal distance of the laser lights superimposed by the synthesizer section; and a galvanometer scanner section located downstream of the focus shifter section for shifting the direction of the optical axis of the laser light toward the object to be processed; the laser processing device synchronizes the adjustment of the focal distance by the focus shifter section with the displacement of the direction of the optical axis by the galvanometer scanner section.
(附錄70)
如附錄69所記載之雷射處理裝置,其中於前述振鏡掃描器部與被處理物之間未存在有用以使雷射光通過之透鏡。
(附錄71)
如附錄69或附錄70所記載之雷射處理裝置,其中前述焦點偏移器部係具有用以藉由沿著雷射光的光軸進退從而調解相同雷射光的焦點距離之透鏡;前述雷射處理裝置係將前述合成器部配置於前述焦點偏移器部所具有的前述透鏡的下游。
(Appendix 70)
A laser processing device as described in
(附錄72)
如附錄69或附錄70或附錄71所記載之雷射處理裝置,其中前述焦點偏移器部係具有:用以將藉由前述合成器部所重疊的雷射光的直徑擴張之透鏡;以及用以將已經通過相同透鏡的雷射光的直徑縮小之透鏡;前述雷射處理裝置係與前述振鏡掃描器部所為的光軸的朝向的位移同步地使沿著前述雷射光的光軸之兩個透鏡的相對距離擴張以及縮小。
(附錄73)
如附錄69或附錄70或附錄71或附錄72所記載之雷射處理裝置,其中對被處理物照射雷射光,從而進行熔接;將經重疊了藍色雷射光以及紅外線雷射光的雷射光經由前述合成器部、前述焦點偏移器部以及前述振鏡掃描器部照射至被處理物。
(Appendix 72)
A laser processing device as described in
1:雷射加工裝置 2:第一振盪器 3:第二振盪器 4:合成器部 6:焦點偏移器部 8:振鏡掃描器部 9:圖像處理部 10,10a,10b:混合式振鏡掃描器 11:工件設置台 11a:基台 11x:x軸台 11y:y軸台 11z:z軸台 11θ:θ軸台 12,22,23:控制個人電腦(振鏡掃描器個人電腦) 13:PLC 14:雷射控制器 15:固定治具 31,32:透鏡 33,34:鏡子 41:透鏡(凹透鏡、雙凹透鏡) 42:透鏡(凸透鏡、準直透鏡) 43:透鏡(凸透鏡、聚光透鏡) 50:定子 51:定子芯 52:扁平導體(扁平線) 52a:熔接面(端面) 52b:對接面 53:間隙 54:第一熔融部(溝槽) 55:第二熔融部 55,55a,55b,55c:熔融球 57:xy平面 58:絕緣被覆膜 60:扁平導體 81,82,83,84:鏡子 100:控制盤 100a,100b, 120a,120b,120c:圖像資料 101:照明裝置 102:拍攝裝置 103:控制器 104:記憶體 105:處理器 110:加工圖形資料 111:測定程式 112:臨限值 113:座標表 121:描繪圖案 122:圖案表 150:登錄畫面 151:工作列表 152:加工點列表 153:加工影像 154:雷射參數輸入部 155:登錄按鍵 160:主畫面 170:加工圖形資料登錄畫面 180:加工位置確認畫面 201:控制部 202:記憶部 203:輸入部 204:通訊部 205:顯示部 211:加工處理部 212:描繪圖案生成部 213:圖案表生成部 1000:測定系統 1002:測定對象物 1003:托盤 1004:照明裝置 1005:拍攝裝置 1006:測定裝置 1007:記憶體 1008:處理器 1009:監控器 1100:加工速率表(加工圖形資料) 1112:圈選範圍 B1至B18,B21至B25:二進制大型物件 D:相對距離 d1,d2:聚光直徑 e,O:中心 F:焦點距離 I1,I2,I3,I4,I7,I8,I9:軌跡 L1:第一雷射光 L2:第二雷射光 L3:反射光 P21,P22,P23:中心位置 R21,R22,R23:圓 S11至S19,S21至S33,S51至S63,S82至S85,S91至S105,S111至S127,S201至S209:步驟 W:被加工物 θ:角度 Δz:段差(段差量) Δxy:間距(間距量) 1: Laser processing device 2: First oscillator 3: Second oscillator 4: Synthesizer 6: Focus shifter 8: Vibration mirror scanner 9: Image processing unit 10,10a,10b: Hybrid vibration mirror scanner 11: Workpiece setting table 11a: Base 11x: x-axis table 11y: y-axis table 11z: z-axis table 11θ: θ-axis table 12,22,23: Control PC (Vibration mirror scanner PC) 13: PLC 14: Laser controller 15: Fixing fixture 31,32: Lens 33,34: Mirror 41: Lens (concave lens, biconcave lens) 42: Lens (convex lens, collimating lens) 43: Lens (convex lens, focusing lens) 50: Stator 51: Stator core 52: Flat conductor (flat wire) 52a: Welding surface (end surface) 52b: Butt surface 53: Gap 54: First molten portion (groove) 55: Second molten portion 55,55a,55b,55c: Molten ball 57: xy plane 58: Insulation coating 60: Flat conductor 81,82,83,84: Mirror 100: Control panel 100a,100b, 120a, 120b, 120c: Image data 101: Lighting device 102: Camera device 103: Controller 104: Memory 105: Processor 110: Processing graphic data 111: Measurement program 112: Threshold value 113: Coordinate table 121: Drawing pattern 122: Pattern table 150: Login screen 151: Work list 152: Processing point list 153: Processing image 154: Laser parameter input unit 155: Login button 160: Main screen 170: Processing graphic data login screen 180: Processing position confirmation screen 201: Control unit 202: Memory unit 203: Input unit 204: Communication unit 205: Display unit 211: Processing unit 212: Drawing pattern generation unit 213: Pattern table generation unit 1000: Measurement system 1002: Measurement object 1003: Tray 1004: Lighting device 1005: Camera device 1006: Measurement device 1007: Memory 1008: Processor 1009: Monitor 1100: Processing rate table (processing graphic data) 1112: Circle selection range B1 to B18, B21 to B25: Binary large object D: Relative distance d1, d2: Converging diameter e, O: Center F: Focus distance I1, I2, I3, I4, I7, I8, I9: trajectory L1: first laser beam L2: second laser beam L3: reflected light P21, P22, P23: center position R21, R22, R23: circle S11 to S19, S21 to S33, S51 to S63, S82 to S85, S91 to S105, S111 to S127, S201 to S209: steps W: workpiece θ: angle Δz: step difference (step difference amount) Δxy: spacing (spacing amount)
[圖1]係顯示雷射加工裝置1的外觀之圖。
[圖2]係顯示雷射加工裝置1的功能構成之圖。
[圖3]係顯示混合式振鏡掃描器(hybrid galvano scanner)10的構成之圖。
[圖4]係用以說明焦點偏移器(focusing shifter)部6的功能之圖。
[圖5]係用以說明振鏡掃描器(galvano scanner)部8的功能之圖。
[圖6]係顯示屬於變化例的混合式振鏡掃描器10a的構成之圖。
[圖7]係顯示屬於變化例的混合式振鏡掃描器10b的構成之圖。
[圖8]係顯示屬於被加工物的定子的概略構成之立體圖。
[圖9]中的(a)至(c)係用以說明扁平線(分段線圈)52的xyθ方向的位置偏離之圖。
[圖10]係用以說明扁平線52的z方向的段差之圖。
[圖11]係顯示圖像處理部9的功能構成之方塊圖。
[圖12]係用以說明圖像處理部9所測定的座標值之圖。
[圖13]係用以說明圖像處理部9所測定的座標值之圖。
[圖14]係顯示控制個人電腦12的功能構成之方塊圖。
[圖15]係顯示雷射加工裝置1所為的雷射加工處理的動作之流程圖。
[圖16]係顯示登錄畫面150的一例之圖。
[圖17]係顯示圖像處理部9所為的測定處理的動作之流程圖。
[圖18]係顯示圖像處理部9所為的測定處理的動作之流程圖。
[圖19]係用以說明標籤化(labeling)(編號化(numbering))之圖。
[圖20]係用以說明第一二進制大型物件解析處理(blob analysis processing)(高度的二值化(binarization))之圖。
[圖21]中,(a)係顯示藉由第一二進制大型物件解析處理所測定的中心位置之圖像資料,(b)係用以說明遮罩(mask)區域的設定之圖,(c)係顯示藉由第二二進制大型物件解析處理所測定的中心位置之圖像資料。
[圖22]係用以說明高度測定處理之圖。
[圖23]係顯示座標表113的資料構成之圖。
[圖24]中,(a)係顯示第一步驟的雷射照射的軌跡之圖,(b)係顯示第二步驟的雷射照射的軌跡之圖,(c)係顯示第三步驟的雷射照射的軌跡之圖。
[圖25]中的(a)至(f)係用以說明被加工物W(熔接面)的形狀變化之圖。
[圖26]中的(a)至(d)係顯示第三步驟的變化例之圖。
[圖27]係用以說明第三步驟的變化例的功效之圖。
[圖28]係顯示雷射加工處理的動作之流程圖。
[圖29]係顯示加工速率表1100的資料的構成之圖。
[圖30]中,(a)係用以說明存在段差之情形的第一步驟的處理之示意圖,(b)係用以說明存在段差之情形的第二步驟的處理之示意圖,(c)係用以說明存在段差之情形的第三步驟的處理之示意圖。
[圖31]中,(a)係用以說明存在xyθ方向的位置偏離之情形中的第一步驟的處理之示意圖,(b)係用以說明存在xyθ方向的位置偏離之情形中的第二步驟的處理之示意圖,(c)係用以說明存在xyθ方向的位置偏離之情形中的第三步驟的處理之示意圖。
[圖32]係用以說明加工圖形資料的修正之圖。
[圖33]中,(a)至(e)係用以說明第三步驟的變化例之圖。
[圖34]中,(a)至(c)係用以說明從加工開始至加工結束為止之熔接面的變化之示意圖,(d)係顯示習知例中的加工後的熔接面之示意圖。
[圖35]係顯示主畫面160的一例之圖。
[圖36]係顯示加工圖形資料登錄畫面170的一例之圖。
[圖37]係顯示加工位置確認畫面180的一例之圖。
[圖38]係顯示實施形態二的控制個人電腦22的功能構成之方塊圖。
[圖39]中,(a)係顯示屬於實施形態二的熔接對象的定子的概略構成之立體圖,(b)係實施形態二的扁平線52、52的放大圖。
[圖40]係用以說明加工中的雷射光的反射之圖。
[圖41]係用以說明禁止照射區域之圖。
[圖42]係用以說明描繪圖案之圖。
[圖43]係顯示扁平線的配置例子之圖。
[圖44]係顯示圖案表的資料構成之圖。
[圖45]係顯示加工處理的動作之流程圖。
[圖46]係顯示實施形態二的變化例的控制個人電腦23的功能構成之方塊圖。
[圖47]係顯示實施形態二的變化例的加工處理的動作之流程圖。
[圖48]係顯示實施形態二的變化例的加工處理的動作之流程圖。
[圖49]係用以說明實施形態二的描繪圖案的變化例之圖。
[圖50]係顯示雷射加工處理的變化例的動作之流程圖(xyθ位置偏離)。
[圖51]係顯示雷射加工處理的變化例的動作之流程圖(xyθ位置偏離)。
[圖52]係顯示雷射加工處理的變化例的動作之流程圖(z方向段差)。
[圖53]係顯示雷射加工處理的變化例的動作之流程圖(z方向段差)。
[圖54]係顯示測定系統1000的系統構成之圖。
[圖55]係用以說明載置於托盤(tray)1003的測定對象物1002的狀態之圖。
[圖56]係用以說明測定程式的動作之流程圖。
[圖57]係顯示第一二進制大型物件解析處理的結果之圖像資料。
[圖58]係用以說明遮罩區域的設定之圖。
[圖59]係顯示第二二進制大型物件解析處理的結果之圖像資料。
[FIG. 1] is a diagram showing the appearance of the
1:雷射加工裝置 1: Laser processing equipment
2:第一振盪器 2: First oscillator
3:第二振盪器 3: Second oscillator
10:混合式振鏡掃描器 10: Hybrid vibrating mirror scanner
11:工件設置台 11: Workpiece setting table
11a:基台 11a: Abutment
11x:x軸台 11x:x axis stage
11y:y軸台 11y:y-axis stage
11z:z軸台 11z: z-axis stage
11θ:θ軸台 11θ:θ axis table
12:控制個人電腦(振鏡掃描器個人電腦) 12: Control personal computer (mirror scanner personal computer)
15:固定治具 15: Fixing fixture
100:控制盤 100: Control panel
101:照明裝置 101: Lighting equipment
102:拍攝裝置 102: Filming equipment
203:輸入部 203: Input Department
205:顯示部 205: Display unit
Claims (20)
Applications Claiming Priority (10)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022093533 | 2022-06-09 | ||
JP2022-093533 | 2022-06-09 | ||
JP2022138801 | 2022-08-31 | ||
JP2022-138801 | 2022-08-31 | ||
JP2022-159675 | 2022-10-03 | ||
JP2022159675 | 2022-10-03 | ||
JP2022169578 | 2022-10-24 | ||
JP2022-169578 | 2022-10-24 | ||
JP2023-084999 | 2023-05-23 | ||
JP2023084999 | 2023-05-23 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
TW202412978A true TW202412978A (en) | 2024-04-01 |
Family
ID=89118439
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
TW112121549A TW202412978A (en) | 2022-06-09 | 2023-06-09 | Welding method and laser processing device |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
TW (1) | TW202412978A (en) |
WO (1) | WO2023238838A1 (en) |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007319878A (en) * | 2006-05-31 | 2007-12-13 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Laser beam machining apparatus and laser beam machining method |
JP5479024B2 (en) * | 2009-10-27 | 2014-04-23 | パナソニック株式会社 | Joining method and joining apparatus |
JP6390672B2 (en) * | 2016-08-02 | 2018-09-19 | トヨタ自動車株式会社 | Laser welding method for flat wire |
JP7103978B2 (en) * | 2019-03-05 | 2022-07-20 | 本田技研工業株式会社 | Laser welding method, laser welding equipment and manufacturing method of rotary electric machine |
JP2021191589A (en) * | 2020-06-04 | 2021-12-16 | 古河電気工業株式会社 | Welding method, welding device, and battery assembly |
TW202222464A (en) * | 2020-10-20 | 2022-06-16 | 日商古河電氣工業股份有限公司 | Laser welding method and laser welding device |
-
2023
- 2023-06-06 WO PCT/JP2023/020915 patent/WO2023238838A1/en unknown
- 2023-06-09 TW TW112121549A patent/TW202412978A/en unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2023238838A1 (en) | 2023-12-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10029333B2 (en) | Methods for additive-layer manufacturing of an article | |
KR102699051B1 (en) | Laser processing device and laser processing method | |
US20170021454A1 (en) | Multiple beam additive manufacturing | |
JP5479925B2 (en) | Laser processing system | |
WO2011093113A1 (en) | Laser processing method | |
CN118789117A (en) | Laser processing device, laser processing method, and generation method | |
JP2010042441A (en) | Laser processing apparatus and method | |
JP2009078280A (en) | Laser processing apparatus, processed data generating method and computer program | |
JP2011240349A (en) | Method for cutting working object | |
JPH01228690A (en) | Laser treater | |
CN110860751A (en) | Multi-beam soldering system and multi-beam soldering method | |
EP4406687A1 (en) | Laser soldering device with adjustable laser irradiation position and soldering method comprising same | |
KR20090024076A (en) | Laser processing device | |
TW202009082A (en) | System and method of multi-beam soldering | |
KR102483670B1 (en) | Laser machining system and laser machining method | |
TW202412978A (en) | Welding method and laser processing device | |
CN116323082A (en) | Laser welding method and laser welding device | |
WO2021095096A1 (en) | Additive fabrication device | |
KR100976035B1 (en) | Laser Cutting Method | |
JP2019181565A (en) | Repairing device of printed circuit board, and repairing method of the printed circuit board | |
JP2010051983A (en) | Manufacturing apparatus of microwave circuit substrate and manufacturing method of the same | |
KR20130073050A (en) | Laser machining device and calibration data generating method | |
JP3524855B2 (en) | Laser irradiation apparatus and laser processing method | |
JP2008153024A (en) | Micro pattern correction method | |
KR20240132114A (en) | Laser processing device and laser processing method |